Présentation
Auteur(s)
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Jean-Paul LOUIS : Ingénieur ENSEM, Docteur-Ingénieur, Docteur ès Sciences - Professeur des Universités - Laboratoire d’Électricité, Signaux et Robotique - École Normale Supérieure de Cachan
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Claude BERGMANN : Agrégé de Génie Électrique, Docteur de l’Université Paris XI - Professeur des Universités LR2EP-IRESTE, IUT de Nantes
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’article Commande numérique des ensembles convertisseurs-machines fait l’objet de trois articles :
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Commande numérique des machines- Évolution des commandes Évolution des commandes
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[D 3 641] Moteur à courant continu
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[Commande numérique des machines- Systèmes triphasés : régime permanent Système triphasé
et les sujets traités ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles.
Il est recommandé au lecteur de se reporter aux articles du traité Mesures et Contrôle relatifs aux systèmes échantillonnés modélisés en transformées en z et en variables d’état (équations récurrentes).
Les questions que nous allons traiter dans cet article concernent d’abord les machines électriques alimentées par des convertisseurs dont la fréquence de commutation est suffisamment lente pour que l’on puisse admettre que la dynamique est limitée par la structure échantillonnée de la chaîne directe (le convertisseur) et non par l’organe de commande numérique (le microprocesseur). Le cas des machines à courant continu alimentées par un ponts à thyristors, ou par un hacheur à basses fréquences (quelques centaines de hertz), piloté par un microprocesseur de performances moyennes, est le meilleur exemple de cette situation. Ce dispositif a le mérite d’être relativement simple et de permettre de présenter des solutions aux problèmes fondamentaux propres à toute commande numérique. On peut transposer ces méthodes à des machines (y compris à courant alternatif) alimentées par des convertisseurs rapides (hacheurs et onduleurs à transistors), si ceux-ci sont pilotés par des processeurs très rapides (processeurs de signaux). Nous montrerons quelles stratégies on peut appliquer pour ces systèmes et quels problèmes se posent quand le convertisseur est plus rapide (ou le processeur plus lent).
Comme nous l’avons vu en Commande numérique des machines- Évolution des commandes, les lois de commande sont étroitement conditionnées par les modèles utilisés et ceux-ci sont eux-mêmes largement imposés par l’architecture du système. Nous traiterons d’abord des cas où il n’y a pas d’interférence entre l’échantillonnage dû à la commande et l’échantillonnage dû au convertisseur. On est alors très proche des cas traités par l’automatique classique (paragraphes 1 et 2). À partir du paragraphe 3, nous traiterons les cas où les échantillonnages interfèrent.
Pour la définition des symboles, le lecteur se reportera à l’article Commande numérique des machines- Évolution des commandes.
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Conclusion7. Vers une structure générale des architectures de commande numérique
Les architectures que nous avons présentées dans cet exposé doivent être considérées comme des exemples, faisant appel à des composants particuliers qui appartiennent à un domaine en constante évolution. Cela est vrai pour tous les domaines de l’automatique appliquée utilisant des microprocesseurs pour effectuer des commandes en temps réel. Mais, dans le cas particulier des machines électriques, des structures générales ont pu être dégagées. On a défini ainsi des fonctions indépendantes de la technologie employée. Ces fonctions sont apparues en filigrane dans les études précédentes. Les alinéas suivants s’appuient principalement sur les travaux présentés dans les références [32] [33] [38] [39] de .
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Dans les systèmes électrotechniques, ces auteurs distinguent deux axes (figure 60) :
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un axe puissance, qui contient :
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la source,
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le convertisseur statique,
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la charge électromécanique (le moteur et le système qu’il entraîne) ;
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un axe contrôle-commande, qui contient :
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un automate de commande rapprochée (ACR),
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un microcalculateur algorithmique (MCA),
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un automate de contrôle des modes de marche (ACMM).
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Cette structure de commande est imposée par des contraintes techniques.
— L’automate de commande rapprochée (ACR) traite toutes les fonctions de type logique nécessaires au séquencement des interrupteurs du convertisseur. Il s’agit de fonctions esclaves, répétitives, à fréquence élevée, prenant en compte les problèmes de sécurité imposés par les composants (par exemple les temps morts), et certaines fonctions de niveaux plus élevés, mais devant être effectuées à haute fréquence comme certains types d’autopilotage ou de modulations éliminant les harmoniques perturbant le couple. L’ACR peut être réalisé par des circuits indépendants (cf. [16] dans pour la commande d’un moteur à courant continu) ou être inclus dans les fonctions d’un microprocesseur rapide (qui peut être aidé par des composants spécialisés mis en interface).
— Le microcalculateur algorithmique (MCA) prend en charge les régulations et les opérations...
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