Introduction à la commande
numérique

Structures d’un asservissement numérique

Objectifs du cours

La commande numérique

introduction generale

Avantages de la commande numériques

Quelques inconvénients

précision élevée,

insensibilité aux bruits, aux variations de température, au
vieillissement, etc.

coût faible

acilité d’implémentation et réalisation aisée de régulateurs
complexes,

souplesse par rapport aux modifications (Changement de
correcteur souple et rapide).

Insensibilité de la caractéristique entrée‐sortie du régulateur aux
parasites, aux variations de température, au vieillissement, etc.

Plusieurs systèmes corriges par un seul microprocesseur.

pilotage du confortable pour l'opérateur par l'intégration d'autres fonctions comme la supervision et l'interface homme-machine

Observation discontinue de la grandeur réglée, le système est en
boucle ouverte entre deux instants d‘échantillonnage.

Observation discontinue de la grandeur réglée, le système est en
boucle ouverte entre deux instants d‘échantillonnage.

à la précision de calcul du microprocesseur

au procédé d‘échantillonnage (recouvrement spectral).

à la quantification des convertisseurs,

Introduction de retards purs dans la boucle de régulation dus autemps de conversion analogique‐numérique (A/N) et numérique‐analogique (N/A) et au temps d'exécution de l'algorithme derégulation, or les retards purs sont très déstabilisants.

ces non linéarités peuvent avoir un effet déstabilisant et introduisent des bruits supplémentaires , voire des battements

Réalisation numérique d’un
régulateur de type « analogique »

Système de régulateur
numérique

L’objectif de ce cours est d’étudier les asservissements numériques c’est à dire le problème de l’utilisation, en temps réel, de calculateurs ou processeurs numériques afin de commander, piloter des processus physiques.

Pour cela, il faut d’abord représenter et étudier les différentes interactions qui apparaissent entre les signaux du procédé à temps continu (partie analogique) et les signaux utilisés par un ordinateur numérique qui se présentent sous forme de suites de valeurs numériques (partie numérique).

Problèmes à résoudre

A) l’échantillonnage d’un signal continu

B) la conversion d’un signal analogique en un
signal numérique(CAN) :

C) la conversion d’un signal numérique en un
signal analogique (CNA):

D) la synthèse d’un algorithme de calcul

Problèmes de commande à résoudre !

Problème de régulation

Problème de poursuite

Exemples d’applications

Régulation de température

Commande des moteurs électriques

Agricultures,

Agroalimentaires

Huiles et gaz,

Usine de Papiers

Céramiques,

Cimenterie,

Trois problèmes basiques de commande

Commande en position (Position control),

Commande en couple (Torque control).

Commande en vitesse (Speed Control)

Computer Numerically Controlled
(CNC) machine tool

: Commande des axes d’un
robot manipulateur

Les moteurs électriques (AC et DC) sont beaucoup utilisés comme des actionneurs dans les machines et dans les usines manufacturières

Linear Actuator Control System

Commande numérique par API
« Siemens »

Régulation de niveau

distillation process

pulp concentration control

mélangeur à niveau et temperature réglés

maquette didactique de régulation de niveau

Production de l’énergie électrique

Coordinated control system for boiler–
generator

Wind power

Systèmes mécatroniques

Mécatronique

Automobile

Hybrid fuel vehicles

Chaine mécatronique classique

Moteur hybride

Boite de vitesse automatique

Médical

Aeronautic: Aircraft turbojet engine

Représentation Symbolique de la
Régulation

Représentation des chaînes TI ou PCF

Exemple

Schéma PCF d’un échangeur
Thermique

Schéma PCF d’un réacteur