Cursuri TRA

Chapitre 1

NOTIONS FONDAMENTALES CONCERNANT LES SYSTEMES AUTOMATIQUES

1.1 Systèmes automatiques – notions fondamentales

La structure d’un système automatique comporte deux sous-systèmes définis selon leurs destinations et réalisations physiques :

- l’installation à commander (le processus à commander) – qui correspond à l’installation technologique et constitue l’objet d’une action de commande,

- le dispositif de commande, qui est formé par l’ensemble des éléments et organes de commande qui réalisent la fonction de commande considérée.

1.1.1 Processus technologiques traités comme processus automatisés

Les grandeurs physiques qui caractérisent les processus technologiques (vitesse, température, pression, déplacement etc) peuvent être rattachées à 2 catégories de variables :

a) les variables de sortie, considérées les variables dépendantes du processus et dont l’évolution est importante surtout pour la finalité technologique du processus à commander, et

b) les variables d’entrée, considérées les variables indépendantes du processus. Les variables d’entrée qui modifient les variables de sortie pour que les objectifs technologiques imposés soient réalisés, constituent les variables de commande du processus. Les autres variables d’entrée qui sont découplées de l’action de commande et qui peuvent influencer l’évolution des variables de sortie, sont dénommées variables perturbatrices.

Il est d’usage de classifier les variables physiques d’un processus à commander selon le schéma suivant:

On obtient la représentation du processus à commander illustrée à la fig. 1.1,a.

Pour le cas général, lorsqu’il existe plusieurs grandeurs de sortie, de commande et perturbatrices, la représentation du processus est donnée à la fig. 1.1,b, où

; ; (1.1)

La représentation du processus sous sa forme la plus générale est donnée à la figure 1.1,c où:

(1.2)

est le vecteur des variables d’entrée, qui cumule les commandes et les perturbations

Exemple. On considère un moteur à courant continu qui entraîne une cage de laminoir (fig.1.2,a). Pour ce procédé, la vitesse de laminage - qui est déterminée par la vitesse © du moteur - est très importante, d’où le choix de la grandeur de sortie: y=©.

La vitesse © est influencée par trois variables: la tension d’alimentation du rotor , la tension d’alimentation de l’inducteur (la tension d’excitation) et le couple de charge . Il existe deux possibilités pour définir le processus à commander en fonction du fonctionnement du moteur, en considérant le moteur commandé soit par la tension rotorique (fig. 1.2,b), soit par la tension d’excitation (fig. 1.2,c). On utilise pratiquement la première variante.

Remarques

1. En général, la variable perturbatrice principale est engendrée soit par une variation de "flux" d’une substance (une variation de débit), soit par une variation de "flux" de l’énergie (c’est-à-dire, une variation de puissance) qui traverse l’installation à commander. Cette variation est appelée, d’une manière générique, la variation de charge.

2. La variation de charge a habituellement un caractère systématique. Pour l’exemple considéré, lorsque l’on impose une vitesse © constante sur l’arbre du moteur, les variations du couple résistant au niveau du moteur ( ), engendrées par le passage du produit à laminer, jouent le rôle de la perturbation principale du système.