[PDF] Etude et réalisation dune commande PID numérique dun moteur à

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SCIENTIFIQUE

UNIVERSITEMOULOUDMAMMERIDETIZIOUZOU

FACULTEDEGENIEELECTRIQUEETINFORMATIQUE

DEPARTEMENTD'ELECTRONIQUE

Option:Instrumentation

EtCommunication

Proposéetencadrépar:Etudiépar:

M r .ABDELLI.MM r .BRAHIMI.MUSTAPHA M elle .MOUSSAOUI.NADIA d'un 8

Sommaire

Introductiongénérale1

ChapitreI:lesmoteursàcourantcontinu

1. présentationGénérale2

1.1. Analysed'unmoteursimplifiéàaimantspermanents2

2. Modélisationd'unmoteuràcourantcontinu3

2.1. Calculducouple3

2.2. Calculdelatensiond'induitdansunmoteurà

aimantspermanents4

2.3. Calculdepuissanced'induit4

3. Couplagesdel'excitation5

3.1. Excitationséparée7

3.2. Excitationsérie8

3.3. Excitationcomposéeetparallèle8

3.3.1. Excitationcomposée8

3.3.2. Excitationparallèle9

4. Commandeenvitessevariable9

4.1. Moteuràexcitation

séparée9

4.1.1. Principedecommande9

4.2. Moteuràexcitationsérie10

5. Réponseindicielled'unmoteuràexcitationséparéeàfluxconstant11

6. Commanded'unmoteuravecunpontenH11

6.1. Principedefonctionnement12

6.2. Utilisationaveclesmoteursàcourantcontinu12

6.3. Utilisationavecleshacheurs13

6.4. Variationdevitesse(PWM)13

ChapitreII:larégulationPID

1. Généralités15

1.1. Définitions15

1.2. Principedefonctionnement16

1.3. Régulationouasservissement16

1.4. Fonctionnementenbouclefermée(automatique)17

2. Caractéristiquesstatiqueetdynamiqued'unprocédé17

2.1. Stabilité17

2.1.1. Procédénaturellementstable17

2.1.2. Procédénaturellement

instable17

2.2. Caractéristiquesstatiqued'unprocédé18

2.2.1. Gainstatique18

2.2.2. Erreurstatique18

2.3. Caractéristiquesdynamiqued'unprocédé18

2.3.1. Tempsderepense18

2.3.2. Dépassement19

3. Lesrégulateurs19

3.1. Définition19

3.2. Choixdel'actiondurégulateur19

4. Régulateurproportionnelle

intégraledérivée(PID)20

4.1. Régulateuràactionproportionnelle(P)20

4.1.1. Fonctionnement21

4.1.2. Avantagesetinconvénientsdel'actionproportionnelle22

4.2. Régulateuràactionintégrale23

4.2.1. ActionconjuguéePI24

4.2.2. Influenceduparamètretempsintégrale24

4.2.3. Avantagesetinconvénientsdel'actionPI25

4.3. Régulateuràactiondérivée25

4.3.1. Fonctionnement25

4.3.2. ActionconjuguéePID26

4.3.3. Influenceduparamètretempsdérivée27

5. MéthodessimplesdedéterminationdesactionsPID28

5.1. Principedefonctionnement28

5.2. Laméthodedurégleur28

6. Utilisationdesdifférentesactions30

ChapitreIII:conceptionmatérielle

1. Descriptionduschémablocdelacommande31

1.1. Blocdecommunication32

1.2. Blocderégulation32

1.3. Blocd'interfacedepuissance32

1.4. Blocdecapturedemouvement33

1.5. Blocdeconversiond'énergie33

2. Descriptionduschémaélectrique

33

2.1. Blocdecommunication33

2.2. Blocderégulation34

2.2.1. Générationdelatrajectoiredumouvement34

2.2.2. Asservissementdelatrajectoire36

2.3. Interfacedepuissance38

2.4. Interfaced'encodeur39

2.5. Blocdeconversiond'énergie41

ChapitreVI:conceptionlogicielle

1. Description

duprogrammedusystème49

1.1. Traitementdelaroutined'interruption51

1.1.1. Mesuredelapositionetlavitessedumoteur53

1.1.2. Asservissementdetrajectoire53

1.1.3. Générationdelatrajectoiredumouvement56

1.2. LacommunicationRS23256

1.2.1. Lesdifférentescommandes57

Conclusiongénérale66

Bibliographie

Annexe

Introduction générale

1 l'information. l'asservissementdevitesseet deposition. Toute extérieurdecetordinateur. quatrechapitresquisont:

ChapitreI:lesmoteursàcourantcontinu.

ChapitreII:larégulationPID.

ChapitreIII:conceptionmatérielle.

ChapitreVI:conceptionlogicielle.

ChapitreImoteuràcourantcontinu

1.Présentationgénérale

avecdesaimantspermanents.

Nousutiliserons,pourtoutlechapitre,le

etsecondairesquirégissentcesmoteurs. car,endessousdetroislamesau conducteursvuspar

ChapitreImoteuràcourantcontinu

àcollecteurnesontengénéralpas

2.1Calculducouple:

vecteurschampsmagnétiqueset

Sonappl

relationsuivante:

Ellecorrespondau

où

ChapitreImoteuràcourantcontinu

permanents larelationgénéraleest: vitesseparsatensiond'induit.

2.3Calculdelapuissanced'induit

Reprenonslesformules:

Ǧlapuissancemecanique:

ChapitreImoteuràcourantcontinu

figure,oùl'ona: correspondante

3.Couplagesdel'excitation

ChapitreImoteuràcourantcontinu

3.1Excitationséparée

Figure3:excitationséparée.

Remarquesurlefonctionnement:

charge.

Caracteristiquemecaniquedumoteur:

par:

ChapitreImoteuràcourantcontinu

lecircuitd'induit.

3.2Excitationsérie

égalementlecourantd'excitation.

I(circuitmagnetiquenonsaturé).

Laloi

Figure4:excitationserie

Remarquesurlefonctionnement:

diminue.

Caractéristiquemécaniquedumoteur:

Lecouplerépondà

laloi:

ChapitreImoteuràcourantcontinu

Nousobtenonsalorscommeaeunehyperbole.La

obéitàlarelation: coupleetquelemoteurs'emballeàvide.

3.3Excitationscomposéeetparallèle

3.3.1Excitationcomposée

ChapitreImoteuràcourantcontinu

courantd'induitaugmente.

Figure7:excitationcomposée

3.3.2Excitationparallèle

4.Commandeenvitessevariable

rapidementdansquelles variationdevitesse.

ChapitreImoteuràcourantcontinu

4.1Moteuràexcitationséparée

4.1.1Principedecommande

donc: ousurl'inducteur. - sila,lefluxest d'induit; - sila ,latensiond'induit courantd'excitation(Défluxage). .2Moteuràexcitationsérie moteuràexcitationsérie. obtenons:

Quidevient:

ChapitreImoteuràcourantcontinu

excitationséparée. - soitundéfluxage(adiminue); - soituneaugmentationdelatensiond'induitpeutaccélérerlemoteur.

Nousremarquonsl'influencede

amorti.

6.Commanded'unmoteuravecunpontenH

ChapitreImoteuràcourantcontinu

contrôledesmoteurs,les

6.1Principedefonctionnement

moteurestassurécomme

étantdegaucheàdroite.

S2S3S4Résultat

Aucunetensionauxbornesdelacharge.

Courantpositifàtraverslacharge.

Courantnégatifàtraverslacharge.

ChargecourtǦcircuitée.

ChargecourtǦcircuitée.

l'autre.

ChapitreImoteuràcourantcontinu

Figure11:PontenHavecunebrancheactive

6.3Utilisationavecleshacheurs

6.4Variationdevitesse(MLI)

sourcedetensioncontinuefixe. vitessederotationà

ChapitreImoteuràcourantcontinu

Figure12:formedusignalMLI

lesonpourraêtredésagréable. supérieureà20kHz.

ChapitreII:laRégulationPID

15

1Généralités

1.1Définitions

Larégulation:

niveau. réglée.

1.2Principedefonctionnement

consigneetélaborelesignaldecommande.

ChapitreII:laRégulationPID

16

Exemplederégulationdetempérature

delatempérature. figure2:Réponsesindicielles

1.3RégulationetAsservissement

ChapitreII:laRégulationPID

17 rapprocher.

2.1Stabilité

2.1.1Procédésnaturellementstables

4)

Figure4:Procédéstable

5).

ChapitreII:laRégulationPID

18

Figure5:Procédéinstable

2.2.1Gainstatique

2.2.2Erreurstatique

mesuredelavaleurrégléeX.

2.3.1Tempsderéponse

réponseà10%quiestégalà

T1ǦT0.

ChapitreII:laRégulationPID

19 figure6:Réponseindicielle

2.3.2Dépassement

dépassementestde20%

3.Lesrégulateurs

3.1.1Définition

procédéestditinverse(fig. 7).

Figure7:Sensd'action

3.1.2Choixdusensd'actiondurégulateur

ChapitreII:laRégulationPID

20 (fig. 9).

Figure8:Systèmeàactiondirecte

Figure9:Systèmeàactioninverse

diminuer.

LoidecommandedurégulateurP:

ChapitreII:laRégulationPID

21

FonctiondetransfertdurégulateurP:

4.1.2Fonctionnement

cellereprésentéesurlafigure 11.

ChapitreII:laRégulationPID

22

UnelimitationdurégulateurPestson

statique

4.2Régulateuràactionintégrale

l'erreur

LoidecommandedurégulateurI:

ChapitreII:laRégulationPID

23

FonctiondetransfertdurégulateurI:

E=WǦX.

Figure13:InfluencedeTisurlacommande

4.2.1ActionconjuguéePI

ǦLoidecommandedurégulateurPI:

ChapitreII:laRégulationPID

24

Figure14:Structuresd'unrégulateurPI

Comportementstatique:

ChapitreII:laRégulationPID

25

Figure15:Influencedutempsintégral

intégrale

4.3Régulateuràactiondérivée

4.3.1Fonctionnement

s'accélère.

ChapitreII:laRégulationPID

26
dérivéàunerampe(fig. sortieY.

Figure16:InfluencedeTdsurlacommande

4.3.2ActionconjuguéePID

](9)

ChapitreII:laRégulationPID

27

Figure17:Structuresd'unrégulateurPID

Comportementstatique:

Aucuneinfluence.

grandpluslesystèmeestinstable.

ChapitreII:laRégulationPID

28

Figure18:Influencedutempsdérivé

5.1Principesfondamentaux

ouvertesoitenbouclefermée.

Àl'aidedesparamètres,calculdu

correcteurPID.

5.3Laméthodedurégleur

(figure19).

ChapitreII:laRégulationPID

29

Figure20:Réglagedutempsintégral

Figure21:Réglagedutempsdérivé

ChapitreII:laRégulationPID

30

6.Utilisationdesdifférentesactions

importantenutiliseunPI. l'action 31

Introduction

sesréalisations. fournir l'énergienécessaire. utilisantunencodeurintégré mécaniqueselonunecommandeexterne. prédéterminéespuisde lesmaintenir. régulateurnumérique.

1.Descriptionduschémablocdelacommande

essentiellement:

BlocdecommunicationRS232.

Blocderégulationpic17c44.

Blocd'interfacedepuissanceLM18200.

blocdeconversiond'énergie. 32

Figure1:schémablocdecircuitdecommande

1.1Leblocdecommunication

Lessignaux

1.2Leblocderégulation

1.3Leblocl'interfacedepuissance

33

1.4Leblocdecapturedemouvement

1.5Leblocdeconversiond'énergie

2.Descriptionduschémaélectrique

2.1Leblocdecommunication

laligne récepteur. opération(émission/réception) fonctionnementdelaliaison:bit(s) 34
répondreauxconditionssuivantes:

Ildoitfonctionnerenmodeasynchrone.

réceptiondesdonnées.

2.2Leblocderégulation

Déterminercequel'onveutfaire

:générationdetrajectoire avoir(positiondésirée). 35

Onpeutdoncreprésenterlavitesseainsi:

Figure2:Profildevitessetrapézoïdal

Figure3:Positiondésiréeassociée

Lapositionfinale

Lavitessemaximale(V)

L'accélération(A)

36

Figure4:Profitdevitessetriangulaire

2.2.2Asservissementdelatrajectoire

depositionetla plusilfautaugmenterlatensionauxbornesdu moteur(pourrattrapercette proportionnelleàl'erreur: 37
moteur.Ily uneerreur. aux sommevaaugmenteraufildutemps,Onaalors: intégral. du

Onobtientalorsaufinal

38

2.3L'interfacedepuissance

au moteur) lesdeuxentréesdecommandehabituelles :unepourlesens,l'autrepourla PWM. deuxsortiespourlemoteur. unesortieanalogiquedemesuredecourant. A calcul. suivante: 39

PWMàuncoefficientd'utilisationde50%.

Voltsavecuncoefficientd'utilisationde0%.

d'utilisationdePWM. directionvers

2.4InterfaceD'encodeur

Définition

peutainsi parcourue. communde2,7K,filtréesen dedéclanchementdeschmitt. deréceptionpermetdedéterminerle sensderotation.Danslecasoulapositiondoit 40
quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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