régulation en position dun moteur à courant continu rubén corral edmond gheury jonathan...
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Régulation en position d’un Régulation en position d’un moteur à courant continumoteur à courant continu
Rubén CorralEdmond Gheury
Jonathan GoldwasserVincent Vanderminnen
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Plan de la présentationPlan de la présentation
• Introduction
• Filtres de garde
• Boucle de vitesse
• Boucles de position
• Génération de trajectoires
• Emballement du régulateur
• Problèmes rencontrés
• Conclusions et perspectives
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IntroductionIntroduction
• Moteur à courant continu Maxxon• Entrée :
– Consigne de courant
• Sorties :– Vitesse– Position fine– Position approchée
• Perturbation :– Frein
• Régulation interne en courant• Travail autour d’un point de fonctionnement
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Filtres de garde (1)Filtres de garde (1)
•Evitent le repliement spectral
•Dimensionnement :– Constante de temps principale Tf>T0/2– Tg = 0.5 * Tf : pas assez rapide– Filtre dimensionné de manière plus
stricte
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0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4Step Response
Time (sec)
Am
plitu
de
Filtres de garde (2)Filtres de garde (2)
0 1 2 3 4 5 6 70
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4Step Response
Time (sec)
Am
plitu
de
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Boucle de vitesse (1)Boucle de vitesse (1)
•Dimensionnement
•Simple régulateur proportionnel
•Erreur de consigne importe peu
•Rapidité importe
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Boucle de vitesse (2)Boucle de vitesse (2)
-4 -3 -2 -1 0 1-3
-2
-1
0
1
2
3
Real Axis
Root Locus Editor (C)
-150
-100
-50
0
50
G.M.: 17.2 dB Freq: 1.4 rad/secStable loop
Open-Loop Bode Editor (C)
10-2
10-1
100
101
102
-270
-180
-90
0
P.M.: 147 deg Freq: 0.133 rad/sec
Frequency (rad/sec)
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Boucle de vitesse (3)Boucle de vitesse (3)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 50002
2.5
3
Iteration
Vite
sse
ConsigneVitesse
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Boucle de vitesse (4)Boucle de vitesse (4)
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Boucles de position (1)Boucles de position (1)
•Dimensonnement en continu puis c2d•Boucle P et boucle P+I• Instabilité si P+I directement•Zéro pour compenser le pôle le plus
lent• Intégrateur dans la simulation pour
modéliser le capteur de position– Step sur le système régulé en vitesse– Gains statiques
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Boucles de position (2)Boucles de position (2)
-10 -5 0 5 10-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Real Axis
Root Locus Editor (C)
-150
-100
-50
0
50
G.M.: Inf Freq: NaN Unstable loop
Open-Loop Bode Editor (C)
10-1
100
101
102
-360
-270
-180
P.M.: -60.1 deg Freq: 1.82 rad/sec
Frequency (rad/sec)
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0 5 10 15 20 250
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Boucles de position (3)Boucles de position (3)
-10 -5 0 5 10-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Real Axis
Root Locus Editor (C)
-200
-150
-100
-50
0
50
G.M.: 13.3 dB Freq: 0.719 rad/secStable loop
Open-Loop Bode Editor (C)
10-2
10-1
100
101
102
-360
-270
-180
-90
P.M.: 72.9 deg Freq: 0.172 rad/sec
Frequency (rad/sec)
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Boucles de position (4)Boucles de position (4)
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Génération de trajectoires (1)Génération de trajectoires (1)
•Données :– Accélération– Point de fonctionnement (vitesse)– Décélération– Durée– Fréquence d’échantillonnage
•Trajectoire déduite du profil de vitesse (intégration)
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Génération de trajectoires (2)Génération de trajectoires (2)
0.5 1 1.5 2 2.5 3
x 104
0
0.5
1
1.5
2V
itess
e
0.5 1 1.5 2 2.5 3
x 104
0
1
2
3
4
5x 10
4
Pos
ition
Temps (s)
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Génération de trajectoires (3)Génération de trajectoires (3)
0 1 2 3 4 5 6
x 104
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Iteration
Pos
ition
ConsignePosition
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Emballement du régulateur (1)Emballement du régulateur (1)
•Nécessité d’un système anti-emballement :– Passage automatique/manuel– Prise en compte de la saturation
•Dimensionnement– Idée : créer une nouvelle consigne w* qui
tient compte de l’importance et de l’endroit de la non-linéarité
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0 5 10 15 20 25 30
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Temps (s)
Pos
ition
Emballement du régulateur (2)Emballement du régulateur (2)
•Passage manuel/automatique après 5s
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Emballement du régulateur (3)Emballement du régulateur (3)
•Prise en compte de la saturation
0 5 10 15 20 25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Temps (s)
Cou
rant
(A
)
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
Cycle
VitessePositionCommandeConsigne
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Schéma final de régulationSchéma final de régulation
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Problèmes rencontrésProblèmes rencontrés
•Saturation du calculateur
•Frottements, importance du point de fonctionnement
•Position remise à zéro
•Fréquence d’échantillonnage fonction du nombre de lignes de code
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Conclusions et perspectivesConclusions et perspectives
•Régulation satisfaisante mais loin d’être parfaite
•Effet intégrateur trop faible ?
•Filtres de garde ralentissent la régulation
• Incertitude liée au capteur de position