Automatique continue
Les asservissements et l’Automatique
Les asservissements (ou systèmes asservis, en abrégé SA) constituent la branche de l’automatique qui traite les phénomènes physiques sous forme analogique (évolution continue des variables d’un système isolé).
Les types de systèmes asservi :
• Les systèmes non bouclés pour lesquels aucun contrôle de l’exécution de la commande n’est réalisé. Si des phénomènes parasites perturbent le comportement du système aucune réaction compensatoire ne peut être automatiquement réalisée. On parle alors de système en boucle ouverte (BO).
• Les systèmes bouclés pour lesquels un contrôle de l’exécution est fait par rétroaction de la sortie du système sur son entrée. Ce sont les SA. On parle de système en boucle fermée (BF).
Un système est dit asservi lorsqu’une grandeur de sortie suit aussi précisément que possible les variations de la grandeur d’entrée (ordre ou consigne) quelque soient les effets perturbateurs extérieurs.
Classement des systèmes asservis
On peut classer les systèmes asservis de deux manières suivant le type d’entrée de référence :
Lorsque la consigne est indépendante du temps le système est dit régulateur.
Exemples : la régulation de température d’un local, la régulation de la vitesse de rotation d’un lecteur de disquettes, la régulation du débit d’une vanne.
Lorsque la consigne dépend du temps, on parle d’asservissement ou de système suiveur.
Exemples : les asservissements de position des bras de robots, les asservissements de position d’axe d’un machine outil à commande numérique (MOCN), les asservissements de position d’une antenne radar.
On peut également classer les SA à l’aide du signal traité par leur commande
• Les systèmes asservis continus gèrent des signaux analogiques ;
• Les systèmes asservis échantillonnés gèrent des signaux discrets ou échantillonnés c’est–à–dire des signaux découpés tels qu’entre deux instants d’échantillonnage, la chaîne d’action soit soumise à une consigne constante.*
Calculateur numérique
Lorsqu’un calculateur numérique est utilisé pour la commande d’un SA continu, les informations échantillonnées en provenance du calculateur sont converties en informations continues grâce à un convertisseur numérique/analogique (CNA). En retour, les informations continues en provenance du procédé doivent être converties en signaux numériques par un système appelé convertisseur numérique/analogique (CAN).
Schémas fonctionnels des SA
Il est commode de représenter graphiquement un SA à l’aide de diagrammes fonctionnels ou schémas blocs. Les « briques » de la construction sont :
– le rectangle (1) qui représente un élément ou groupe d’éléments du système,
– la flèche (2) qui représente une grandeur physique entrant ou sortant d’un élément,
– le comparateur (3) ou le sommateur (4) qui soustraie ou ajoute une même grandeur physique,
– le branchement (5) qui représente un prélèvement d’information.
A partir de ces éléments, on peut construire schématiquement un SA sous la forme :
On fait ainsi apparaître les grandeurs caractéristiques suivantes :
E grandeur d’entrée appelée consigne ou référence qui définit la grandeur de sortie à atteindre ;
S grandeur de sortie qui est la variable caractéristique de l’état (vitesse, position, température,…) du système ;
S’ mesure de la sortie. Cette grandeur est fournie par la chaîne de réaction. Elle doit impérativement être de même nature physique que la consigne pour pouvoir lui être comparée ;
erreur ou écart. Elle est fournie par le comparateur ou détecteur d’écart et est proportionnelle à la différence E – S’ et éventuellement de nature différente.