Chapitre 1 : Introduction

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Chapitre 1 Introduction à l Automatique

• Science et technique de l automatisation qui
  étudient les méthodes et les technologies propres
  à la conception et à l utilisation des systèmes
  automatiques

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1.1 Historique de l Automatique
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Historique - Antiquité jusqu'à 1900

• horloge à eau (Ktesibios - 300 av. J. C.)
• incubateur (Drebel - 1620)
• régulateur (Watt - 1789)
• article de Maxwell "On governors" (1868)
• système représenté sous forme d'équations
  différentielles linéarisées
• mise en évidence des problèmes de stabilité
• détermination de critères de stabilité (Routh -
  1877)

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Historique - de 1900 à 1960

• Période pré-Classique 1900 - 1940
• régulateur PID pour le pilotage d'un bateau
  (Sperry - 1911)
• formalisation du concept PID (Minorsky - 1922)
• utilisation de la rétroaction négative dans les
  amplificateurs (Black, Nyquist - 1932)
• Période Classique 1935 -1960
• réglage optimum des PID (Ziegler et Nichols -
  1942)
• utilisation de la Transformée de Laplace (Hall
  -1943)

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La clepsydre (300 avant J.C.)
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Machine à vapeur de Watt (1789)
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1.2 Les systèmes automatiques
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Pourquoi des systèmes automatiques ?

• pas d'intervention de l'homme
• réaliser des opérations trop complexes ou
  pénibles pour l'homme
• (ex atterrissage d'un engin spatial sur la
  lune)
• substituer la machine à l'homme dans des tâches
  trop répétitives ou dénuées d'intérêt
• (ex boite de vitesse automatique)

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Les différents systèmes automatiques

• Systèmes séquentiels
• l automatisation porte sur un nombre fini
  d opérations prédéterminées dans leur
  déroulement
• ex machine à laver, ascenseur
• Systèmes asservis (bouclés)
• Régulations l objectif est de maintenir une
  grandeur constante malgré la présence de
  perturbations
• ex chauffage domestique
• Asservissements l objectif est de faire suivre
  une loi non fixée à l avance à une grandeur
  physique
• ex radar, poursuite d une trajectoire

Automates
Régulateurs
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1.3 Les systèmes asservis
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L Homme un système asservi
Perturbations
Système
Muscles
Cerveau
Sens
Objectif

• 3 étapes au fonctionnement ininterrompu

Réflexion
Action
Observation
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Point de départ

• Pour concevoir un système asservi, il faut
• définir la variable que l on veut maîtriser
• variable de sortie, variable à régler
• qu il existe une autre variable sur laquelle on
  peut agir et qui permette de faire évoluer la
  variable qui nous intéresse
• variable d entrée, variable de réglage

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Notion de système

• Schéma fonctionnel
• Exemple

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Nécessité d une commande

• Principe
• Exemple

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Les perturbations

• Principe
• les perturbations sont des variables d entrée
  que l on ne maîtrise pas
• elles sont représentées verticalement sur le
  schéma fonctionnel
• Exemple

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Commande en boucle ouverte

• Principe
• on connaît la relation (le modèle) qui relie la
  commande à la grandeur réglée, il suffit alors
  d appliquer la commande correspondant à la
  sortie désirée
• Inconvénients
• ne prend pas en compte les perturbations
• quelquefois, difficulté d obtenir un modèle

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Commande en boucle fermée

• Principe
• on observe le comportement de la sortie et on
  ajuste la commande en fonction de l objectif
  souhaité
• Moyens complémentaires
• en plus de l actionneur, il faut
• un capteur, pour observer la variable à maîtriser
• un régulateur, pour ajuster la commande

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Un exemple de commande en B.F.

• B. F. Boucle Fermée

Température extérieure, ...
Four
Vanne
Régulateur
Capteur de température
Consigne
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Le régulateur

• Le régulateur est composé de deux éléments
• un comparateur qui fait la différence entre la
  consigne et la mesure
• un correcteur, qui transforme ce signal d erreur
  en une commande appropriée l art du régleur
  est de déterminer judicieusement ce correcteur

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Le correcteur PID

• Le correcteur PID est le plus utilisé
• la commande u est une fonction du signal
  d erreur e, écart entre la consigne et la mesure
  
• dans cette équation K, Ti et Td sont les 3
  coefficients à régler
• P Proportionnel I Intégral D
  Dérivé

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Structure d un système asservi

• Régulation la consigne est fixe
• Asservissement la consigne varie

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1.4 Quelques applications
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Les applications

• Au début
• systèmes mécaniques et hydrauliques
• Ensuite
• systèmes électriques et aéronautiques
• Maintenant
• tout, du système d'entrainement de
  disque dur au laminoir, en passant par la Hi-Fi

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Automobile servo-embrayage
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Génie chimique dépollution
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1.5 La supervision
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Sidérurgie laminoir

• Plusieurs variables à maîtriser nécessité
  d une supervision

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La régulation une partie d un tout
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1.6 Organisation du Cours
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Ex régulation de vitesse
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Etape 1 modélisation
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Etape 2 correction
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Organisation du Cours

• Outils de base
• Représentation des systèmes (schémas fonct., T.
  L.)
• Fonctions de transfert - réponses transitoires et
  harmoniques - diagrammes
• Modélisation et identification
• Réglage des correcteurs
• Performances d'un système de régulation
• Stratégies de régulation
• Eléments de technologie

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