COURS 1 Régulation Industrielle

2012-03-16

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RÉGULATION INDUSTRIELLE

Madame Honorine Angue Mintsa mi Eya

Bureau en face de PM 096

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À PROPOS DE L’ENSEIGNANTE

Formation� Doctorat en génie mécanique (Ph. D.) (ÉTS - CANADA - 2011)

� Maîtrise ès sciences appliquées en génie mécanique (UdM – CANADA - 2007)

� Ingénieur électromécanique (EPM - GABON- 2004)

Expériences

� Chargée de cours de MEC 628 (1er cycle) et de SYS865 (cycles supérieurs) - CANADA

� Chargée de TP et de labs des cours MEC628 et MEC 645 (2009 -2011) - CANADA

� Stages ingénieur dans le secteur pétrolier (Total Gabon et Shell Gabon) - GABON

Domaine d’expertise

� Systèmes hydrauliques et servo-systèmes électro-hydrauliques

� Systèmes pneumatiques et commande logique programmable

� Théorie, modélisation et commande des systèmes linéaires et non linéaires

Régulation industrielle - Honorine Angue Mintsa mi Eya

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Régulation industrielle – Honorine Angue Mintsa mi Eya 3

C 1 CONTENU DU COURS N°1

1. Présentation du plan de cours de RÉGULATION INDUSTRIELLE

2. Introduction à la commande des systèmes dynamiques

3. Terminologie liée aux systèmes asservis

4. Systèmes linéaires vs systèmes non linéaires

5. Applications industrielles

6. Classification des systèmes commandés

7. Méthodologie de conception

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1. PRÉSENTATION DU PLAN DE COURS

� Objectifs généraux du cours de Régulation Industrielle

� Maitriser la terminologie liée à la commande des systèmes dynamiques;

� Développer des modèles mathématiques pour les systèmes dynamiques;

� Concevoir les contrôleurs et analyser leurs performances;

� Simuler par voie numérique (matlab/ simulink) les systèmes dynamiques.

Régulation industrielle – Honorine Angue Mintsa mi Eya

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� Stratégies pédagogiques du cours

� Exposés magistraux;

� Travaux dirigés;

� 1 laboratoire ;

� 2 devoirs surveillés;


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� Contenu du cours de 30 heures de Régulation Industrielle

Cours 1. Introduction à la régulation industrielle

Cours 2. Architecture, modélisation, réponse temporelle et fréquentielle

et initiation à matlab / simulink

Cours 3. Travaux dirigés

Cours 4. Examen intra (2heures) + Design des contrôleurs + stabilité

Cours 5 Design des contrôleurs + stabilité (suite et fin)

Cours 6. Laboratoire avec matlab / simulink

Cours 7. Examen final


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� Contenu du laboratoire

LAB1 Simulation numérique d’un moteur à courant continu (matlab / Simulink)



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� Évaluation

� Laboratoire (4 pers. max par équipe ) 25 %

� Examen intra 35 %

� Examen final 40%



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� Références

� Jean-Pierre Kenné, Notes de cours Mec 645 Automatique et Mécatronique, 2005.

� El-Kébir Boukass, Systèmes asservis, 1995.

� N.S. Nise, Control System Engineering 6th, 2011.

� Industrial Control Handbook,

� Ogata, Modern Control Engineering 3rd, 1997.



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Cours n°1: INTRODUCTION À LA RÉGULATION INDUSTRIELLE


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� Maîtriser la terminologie liée à la commande des systèmes

� Identifier les configurations des systèmes commandés

� Comprendre les objectifs d’analyse et de synthèse

� Montrer les applications industrielles

Objectifs du cours n 1Objectifs du cours n°1


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� Système

système SISO vs système MIMO

Système statique vs système dynamique

La perturbation est une entrée non contrôlée.

INTRODUCTION À LA RÉGULATION INDUSTRIELLE

Objet ou ensemble d’objets conçu pour accomplir une tâche.

Entrée: grandeur physique indépendante du système commandable ou non.

Sortie : grandeur physique dépendant du système et de l’entrée.


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� Système mécanique: exemple

IINTRODUCTION À LA RÉGULATION INDUSTRIELLE


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� Système électrique: exemple



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� Variable d’état d’un système

Grandeur physique décrivant l’état d’un système.

Chaque système possède une ou plusieurs variables d’état.

En général, les variables d’état sont les sorties du système.



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� Système commandé en boucle ouverte

Il n’y a pas de retour d’état (rétroaction ou feedback).

Dans cette structure de commande, le signal de commande est indépendant du signal de sortie.



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� Système commandé en boucle fermée (asservissement)

Il existe un retour d’état (rétroaction ou feedback).

Dans cette structure de commande, le signal de commande dépend du signal de sortie. On parle de régulation lorsque l’entrée est une constante.



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� Rétroaction visuelle

oeil


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� Commande analogique : boucle fermée



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� Exemple d’application : boucle ouverte



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� Propriétés de la commande numérique

1. Délai associé à la conversion du signal (D/A et A/D) et temps de calcul de la CPU (processeur ou unité centrale de traitement)

2. Échantillonnage du signal;

3. Quantification;

4. Reconstruction du signal.



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� Échantillonnage et quantification : bloc A/D



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� Reconstruction : bloc D/A



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� La transformée en z

Transformée de Laplace pour les systèmes continusObjet du cours: systèmes continus

Transformée en z pour les systèmes discrétisés



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� Les systèmes continus sont l’objet de ce cours



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� définitions

contrôleur: composant intelligent qui calcule et décide des actions à prendre pour obtenir le résultat désiré.

actionneur: composant qui transforme le signal électrique reçu en action physique.

capteur: composant qui transforme une grandeur physique en un signal électrique.

transducteur: composant qui transforme une grandeur physique en une autre grandeur physique.

régulateur: contrôleur opérant avec un signal d’entrée constant dans le temps.

suiveur: contrôleur opérant avec un signal d’entrée variable dans le temps.



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� définitions

Système asservi: système régi par une commande en boucle fermée.

Système automatique: système asservi sans l’intervention humaine.

servomécanisme: système asservi où il est question de contrôler les variables mécaniques.

Servosystème: système asservi.


consigne: l’entrée ou la sortie que l’on désire retrouver à la sortie


u(t): signal de commande contrôleur, régulateur, loi de commande ….

e(t): erreur ou différence entre la sortie et l’entrée….

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� Boucle ouverte versus boucle fermée



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� Avantages des systèmes commandés

�Amplification de la puissance;

�Commande à distance;

�Commodité de la forme de l’entrée;

�Compensation des perturbations;



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� Exemple: Commande en boucle ouverte



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� Exemple: Commande en boucle fermée



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� Contrôle du niveau d’eau



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� Contrôle de vitesse d’un convoyeur



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� Servovérin hydraulique



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� Machine à embobiner


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� Robot


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� Contrôle de position du gouvernail d’un navire


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� Contrôle de position du gouvernail d’un avion


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� Systèmes linéaires versus systèmes non linéaires


Les systèmes dynamiques sont généralement nonlinéaires.


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� Linéarisation autour d’un point d’opération


On linéarise donc le modèle autour d’un point d’opération. Cependant, le domaine de validité est restreint.


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� Principaux objectifs de l’analyse et de synthèse d’un système commandé

1. Réponse transitoire;

2. Réponse en régime permanent;

3. Stabilité;



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� Méthodologie de conception



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