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En anglaisRÉSUMÉ
La régulation PID, bien que n'étant pas la méthode de régulation la plus performante, reste quand même la plus utilisée. L'impossibilité de faire des tests en boucle ouverte rend la réglage de cette régulation assez complexe. Cet article présente les principes généraux de cette régulation PID.Puis au travers de deux applications concrètes, il détaille deux méthodes de réglage : la méthode des moments et la méthode fréquentielle classique
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Dominique JACOB : Agrégé de Génie-électrique - Ancien élève de l’ENS de Cachan - Maître de conférences à l’IUT de Poitiers
INTRODUCTION
La commande PID n’est pas la plus performante des commandes mais c’est la plus répandue. Le technicien ou l’ingénieur, confronté en pratique à une régulation, est bien souvent limité à la mise en œuvre d’un régulateur PID qui n’offre pas toutes les possibilités de réglage des méthodes modernes. De plus, il est en général impossible d’effectuer des essais en boucle ouverte pour identifier le système régulé. On doit alors savoir régler au mieux ce type de régulateur à partir d’essais en boucle fermée uniquement.
On présente ici, en respectant ces contraintes, deux applications concrètes très fréquentes : une régulation de température et l’asservissement en position d’un système mécanique motorisé par un moteur Brushless. Le réglage est effectué par la méthode des moments et la méthode fréquentielle classique.
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4. Identification expérimentale en boucle fermée
4.1 Modèles de comportement en boucle fermée
Le système en boucle fermée, commandé par un correcteur proportionnel, possède un gain proche de l’unité et en général présente une réponse indicielle avec des oscillations amorties. Cela peut être traduit par la fonction de transfert :
avec :
- m :
- coefficient d’amortissement (m < 1)
- ω0 :
- pulsation propre ou naturelle
- τd , τn :
- constantes de temps.
Ce modèle permet de modéliser un grand nombre de système en se limitant aux modes dominants. Mais il ne permet pas de modéliser des systèmes ayant deux modes d’oscillations. L’expression de la réponse indicielle de ce système est de la forme :
Les coefficients B, C, D sont calculés en [Form. Applications de la commande PID - Asservissement température et position, annexe 1].
Ce modèle permet de caractériser de nombreux régimes transitoires présentant des oscillations amorties comme le montrent les exemples suivants de réponses indicielles unitaires (figures 8, 9 et 10).
Le cas 0 < τd < τn (figure 8) permet de prendre en compte les grands dépassements.
Le cas 0 < τn < τd (figure 9)...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COTTET (F.) - LABVIEW Programmation et applications. - DUNOD ISBN 2 10 005667 0 (2001).
-
(2) - JACOB (D.) - Calcul des correcteurs PID par la méthode des moments pour les systèmes instables en boucle ouverte. - Revue d’Automatique et de Productique Appliquée, vol. 8 no 4/1995, pages 585 à 608, avr. 1995.
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(3) - TRIGEASSOU (J.-C.) - Contribution à l’extension de la méthode des moments en automatique. - Thèse de Doctorat Es Sciences Poitiers (1987).
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(4) - RICHALET (J.) - Pratique de l’identification. - HERMES ISBN 2-86601-287-9 (1991).
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(5) - ASTRÖM (K.), HÂGGLUND (T.) - PID controllers. - Instrument Society of America ISBN 1-55617-516-7 (1995).
-
(6) - JACOB (D.) - Régulation PID en Génie Électrique. - Ellipses ISBN...
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