BTS ELECTROTECHNIQUE LISLET GEOFFROY
ASSERVISSEMENTS ET ASSERVISSEMENTS ET REGULATIONREGULATION
Résumé, structures
Identification d’un process de chauffage
Correcteurs : effets P I et D
Notions
Réglage des PID
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Asservissements et régulationBTS Electrotechnique
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BOUCLE DE REGULATIONBOUCLE DE REGULATION
Algorithme Process
Capteur + transmetteur
C: ConsigneS : Sortie
E = M-CErreur
M : Mesure
RégulateurValeur réglante
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TermesTermes• But d'un système asservi : annuler l'erreur et avoir
une réponse la plus rapide possible • Régulation : la consigne varie peu (climatisation…)• Asservissement : la consigne peu varier beaucoup
et souvent (Par ex, l'asservissement de position sur un déplacement de grue).
• Réponse indicielle : réponse d'un système à un échelon de consigne
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Action proportionnelle : PAction proportionnelle : P
S=K(M-C)+S0
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Action proportionnelle : PAction proportionnelle : P• Permet de jouer sur la vitesse de réponse du
procédé. • Si K (ou Xp) augmente :
la réponse s’accélère,l’erreur statique diminuela stabilité se dégrade : risques
d’instabilité• Il faut trouver un bon compromis entre vitesse
et stabilité.
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Bande proportionnelleBande proportionnelle • Variation en % de l’entrée du régulateur qui
fait varier la sortie de 100% . • BP%=100/K .• BP de l'ordre de 3 à 400% dans les
régulateurs électroniques. Dans les
régulateurs industriels, elle est appelée Xp.
• Bp = Xp E/100 E: Echelle de mesure du
régulateur (ex : 0/100°C)
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Bande proportionnelle (2)Bande proportionnelle (2)
M-C
K(M-C) = (100/BP)*(M-C)
S(t)
t
S
RBP
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Action Integrale : IAction Integrale : I• permet
d’annuler l’erreur statique
• Accélère la réponse
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Action Integrale : I (2)Action Integrale : I (2)• Plus l’action intégrale est élevée (Ti petit),
plus la réponse s’accélère et plus la stabilité se dégrade.
• Il faut également trouver un bon compromis entre vitesse et stabilité.
• Dans les régulateurs industriels on affiche 1/Ti, alors Ti est d’autant plus grand que l’action intégrale est faible.
• Pas d'action I : Ti infini
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Régulation P IRégulation P I
K(M-C)
S(t)
tAction P :
Action I :
0
0
)()( UdtCMTi
KCMKS
t
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Action dérivée : DAction dérivée : D• Anticipatrice • Si l’action
dérivée augmente (Td grand), la réponse s’accélère!.
• Compromis vitesse stabilité.
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Résumé P I DRésumé P I D
Action P Action I Action D
En statique L'écart diminue si P augmente
Annule l'erreur statique
Aucun effet
En dynamique
Augmente la rapidité, mais risques d'instabilités
Risque d'augmenter l'instabilité
Permet de stabiliser
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Structure des PIDStructure des PID
P I D
PI
D
P
I
D
• Série
• Parallèle
• Mixte
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Régulation tout ou rienRégulation tout ou rien
T°(t)
t
Hystérésis de réglage
Valeur réglante (soit ici Puiss de chauffe)
Consigne
Seuil bas
Seuil hautXp = 0 % Ti = Td = 0
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Identifier un process de chauffage Identifier un process de chauffage : méthode de Broïda : méthode de Broïda
Gs : gain statique en boucle ouverte
e-Tp retard pur
un processus de premier ordre
p
eGspH
Tp
1
.)(
Gs = Um% / Ur%
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Identifier un process de chauffage Identifier un process de chauffage : méthode de Broïda (2): méthode de Broïda (2)
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Réglage d’un PIDRéglage d’un PID
• Etape 1 : faire des essais et étude du procédé. Objectif : déterminer son modèle.
• Etape 2 : selon le modèle que l'on aura choisi, régler le correcteur PID.
• Etape 3 : essayer le réglage choisi.
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Réglage industriel par la méthode Réglage industriel par la méthode de Broïdade Broïda
Rapport T/ Correcteur proposé<= 0,05 T O REntre 0,05 et 0,1 PEntre 0,1 et 0,2 PIEntre 0,2 et 0,5 PID>= 0,5 Limite des PID
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Réglage industriel par la méthode Réglage industriel par la méthode de Broïda (2)de Broïda (2)
Paramètre / structure
BP (%) Ti Td
P 125 G0 T/
PI parallèle 125 G0 T/ G0 T/0,8
PI série 125 G0 T/
PID série 120 G0 T/ 0,42 T
PID mixte 120 G0 T/(+0,4T) + 0,4T T / (2,5 + T)
PID parallèle 120 G0 T/(+0,4T) G0 T/0,75 0,35 / G0
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Réglage par méthode TOR : Réglage par méthode TOR : bande proportionnellebande proportionnelle
• Essai pour Xp =0 : mode TOR
• Xpthéorique% = (2A/E) *100
• Xp pratique = (3 à 5) Xp théorique
S
C
T2A
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Réglage par méthode TOR : Réglage par méthode TOR : Réglage Xp et IRéglage Xp et I
• Ti = ¾ T
• Ti pratique = (1 à 1,5) Ti calculé
Réglage DRéglage D
• Td = Ti/5
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Ziegler/Nichols en boucle ferméeZiegler/Nichols en boucle fermée
On annule les actions I et D
On augmente le gain K jusqu‘à l’instabilité
• -KM: valeur limite d’instabilité
• -To: période des oscillations Type de
régulateurK Ti Td
PI 0,45 KM 0,8 To
PID 0,6 KM 0,5 To 0,125 To
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Ziegler/Nichols en boucle ouverte Ziegler/Nichols en boucle ouverte
systèmes de chauffage
KP < 1.2 Tg/Tu
TI> 2 Tu
Td = 0.5 Tu
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QCM (1)QCM (1)
Le capteur d'une boucle d'asservissement est un capteur :
TOR
Analogique
Numérique
Une boucle d'asservissement ne comporte pas de capteur
Vrai
Faux
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QCM (2)QCM (2)
Un système asservi réagit de façon à
Annuler l'erreur
Augmenter l'erreur
Amplifier au maximum possible
Pour ne pas mettre d'effet intégrale I dans un correcteur, il faut régler Ti
Ti le plus grand possible
Ti à 0
Ti à Pi/2
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QCM (3)QCM (3)
Pour ne pas mettre d'effet dérivée D dans un correcteur, il faut régler Td
Td le plus grand possible
Td à 0
Td à Pi/2
Si on augmente l'effet proportionnel, l'erreur statique augmente
Vrai
Faux
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QCM (4)QCM (4)
Pour régler un PID, on met tous les paramètres aux maximum pour commencer
Vrai
Faux
Si on met beaucoup d'effet I dans le régulateur, la stabilité
Augmente
Diminue