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RÉSUMÉ
Le logiciel Matlab® et l’environnement graphique interactif Simulink® sont particulièrement performants et adaptés à la résolution de problèmes d’automatique, notamment pour la modélisation et la simulation des systèmes dynamiques. Cet article base tout d’abord son approche de représentation d’un modèle sur deux exemples. Avant d’aborder l’analyse temporelle et fréquentielle des systèmes linéaires stationnaires, sont proposées plusieurs procédures d’identification paramétrique. Pour terminer, sont abordés les moyens à disposition pour réaliser la synthèse des systèmes bouclés (méthodes traditionnelles et méthodes avancées).
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The software Matlab ® and the Simulink ® interactive graphical environment are particularly efficient and adapted to the resolution of automatic problems, and notably for the modeling and simulation of dynamic systems. This article starts with the representation of a model via two examples. Before focusing on the temporal and frequency analysis of stationary linear systems it presents several parametric identification procedures. In conclusion, available means in order to achieve the synthesis loop systems (traditional and advanced methods) are dealt with.
Auteur(s)
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Yassine HADDAB : Maître de conférences en automatique à l’ENSMM Besançon
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Bernard LANG : Maître de conférences en automatique à l’ENSMM Besançon
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Guillaume LAURENT : Maître de conférences en automatique à l’ENSMM Besançon
INTRODUCTION
De nombreux logiciels performants sont aujourd’hui à la disposition des ingénieurs et permettent de réaliser des études simples ou complexes de façon très conviviale. Le logiciel Matlab® et son extension Simulink® sont particulièrement bien adaptés pour appréhender des problèmes d’automatique, notamment pour réaliser l’analyse et la commande de systèmes modélisés par des équations différentielles ordinaires.
Après une brève introduction à Matlab® et Simulink®, nous utilisons certains outils disponibles pour représenter un modèle de comportement d’un système en illustrant la démarche à l’aide de deux exemples.
Des procédures d’identification du modèle sont proposées à travers l’utilisation de la boîte à outils System Identification avant d’aborder l’analyse temporelle et fréquentielle des systèmes linéaires stationnaires et les outils associés (LTI Viewer, etc.).
On aborde enfin les moyens mis à disposition de l’utilisateur pour effectuer la synthèse des systèmes bouclés. Dans un premier temps les méthodes traditionnelles en régulation industrielle sont mises en œuvre, à l’aide notamment du SISO Design Tool. Dans un second temps, des méthodes de synthèse avancées sont utilisées avec application à un exemple multivariable.
Pour terminer cette analyse, le pilotage en temps réel d’un processus à l’aide d’un outil de type dSPACE® est abordé.
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Brève introduction à Matlab et Simulink
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6. Pilotage d’un processus réel à l’aide de Matlab/Simulink et dSPACE
Matlab® et Simulink® sont, nous l’avons vu, des outils puissants pour l’analyse et la simulation de systèmes dynamiques. L’association de ces logiciels à un calculateur numérique et des interfaces d’entrée/sortie permet le pilotage direct en temps réel de processus physiques. Particulièrement bien adaptée au prototypage, cette approche permet de tester rapidement divers correcteurs et d’analyser le comportement du processus étudié. Les possibilités sont alors quasi-illimitées et permettent à l’automaticien d’expérimenter des lois de commande en conditions de fonctionnement réelles. Le principe général de cette méthode est illustré sur la figure 28.
La commande d'un processus physique en temps réel requiert donc l'acquisition d'une carte comportant un processeur et des interfaces d'entrée/sortie. Les cartes les plus couramment utilisées sont fabriquées par la société dSPACE® qui propose une gamme complète de cartes répondant aux différents besoins. Certaines sont destinées à l'exécution de correcteurs simples. D'autres, dotées d'une grande puissance de calcul et de nombreuses possibilités d'entrées/sorties sont bien adaptées aux processus complexes. La technologie évoluant très vite, le lecteur est invité à consulter les caractéristiques de ces cartes sur le site internet de la société dSPACE® ( http://www.dspace.de).
Le correcteur est tout d’abord réalisé sous forme de modèle Simulink®. Celui-ci est connecté à des ports d’entrée/sortie virtuels disponibles sous forme de blocs dans Simulink®. Ces ports symbolisent les connections physiques avec le processus à commander (figure 29).
Le modèle est ensuite compilé et transféré au processeur de la carte dSPACE® qui exécute l’asservissement en temps réel.
Pendant l’exécution, l’utilisateur a la possibilité d’agir sur l’asservissement (changement de consigne ou des réglages du correcteur, etc.). Il peut également accéder aux différents signaux du système. Une application spécifique appelée Control Desk permet de construire des interfaces graphiques pour, d’une part agir sur les paramètres de l’asservissement...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - (V.) MINZU, (B.) LANG - Commande des systèmes linéaires continus - Cours avec applications utilisant Matlab® – Ellipses (2001).
-
(2) - (I.) LANDAU - Identification des systèmes - Hermes (1998).
-
(3) - (P.) DE LARMINAT - Automatique appliquée - Hermes (2007).
-
(4) - (W.M.) WONHAM - Linear multivariable control : a geometric approach - Springer-Verlag (1974).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Société The Mathworks
Société dSPACE
Bonus du livre Automatique appliquée de Ph. de Larminat
http://www.hermes-science.com/larminat/bonus_automatique.zip
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