La régulation

La régulation est au coeur de toutes nos actions : conduire sa voiture, régler la température de sa douche le matin, réaliser une recette de cuisine…

La régulation (ou asservissement) consiste à agir de façon à ce que une mesure soit égale à une consigne. Si l’on cherche à atteindre une consigne (de position ou de température), on parlera de poursuite ou asservissement ; si l’on cherche à éliminer des perturbations pour qu’une valeur reste constante (ex : garder la température intérieure de la voiture constante quelle que soit la température extérieure), on parlera de régulation. L’industrie utilise à foison des systèmes d’asservissement ou de régulation : que ce soit pour gérer le débit d’un fluide dans une conduite, la température d’un produit, la hauteur d’un niveau de cuve…

Historiquement, les régulateurs n’étaient pas intégrés dans l’unité centrale des Automates Programmables Industriels, mais se présentaient sous forme de modules autonomes gérant leur environnement propre (acquisition, calcul, commande…). De plus en plus, les automates intègrent les régulateurs au sein de l’unité centrale. Soit sous la forme de module autonome émulant un régulateur externe au sein de l’UC (évitant ainsi la redondance de câblage qu’imposait l’utilisation de régulateur externe), soit sous la forme de blocs primitifs intégrables au sein du code au même titre qu’un bloc temporisateur. Les régulateurs permettent ainsi de lier plus simplement les parties séquentielle et continue du procédé. La régulation fait partie intégrante de la qualité de production : c’est donc un point non négligeable de la chaîne de valeurs d'une installation.

La régulation industrielle

La majorité des processus industriels nécessitent de contrôler un certain nombre de paramètres : température, pression, niveau, débit, pH, concentration d’oxygène, etc. Il appartient à la chaîne de régulation (et plus généralement à la chaîne d’asservissement)de maintenir à des niveaux prédéterminés les paramètres qui régissent le fonctionnement du processus. Toute chaîne de régulation (ou d’asservissement) comprend trois maillons indispensables : l’organe de mesure, l’organe de régulation et l’organe de contrôle. Il faut donc commencer par mesurer les principales grandeurs servant à contrôler le processus. L’organe de régulation récupère ces mesures et les compare aux valeurs souhaitées, plus communément appelées valeurs de consigne. En cas de non-concordance des valeurs de mesure et des valeurs de consigne, l’organe de régulation envoie un signal de commande à l’organe de contrôle (vanne, moteur, etc.), afin que celui-ci agisse sur le processus. Les paramètres qui régissent le processus sont ainsi stabilisés en permanence à des niveaux souhaités.

Auto, Chap 3: Etude des système primordiaux

Pour un système du premier ordre caractérisé par l'équation différentielle entre la sortie y(t) et l'entrée u(t):

T est la constante de temps du système; si u(t) est un échelon, on trouve pour la sortie:

Leur fonction de transfert est de la forme :

Avec K = gain statique du système, m = coefficient d'amortissement, et w₀ = pulsation propre non-amortie

(K, m et w₀ constantes positives)

Controle et régulation Chap2: Etude des systèmes linéaire

Un système physique est dit linéaire si les différentes grandeurs de sortie sont liées aux entrées par des équations différentielles linéaires à coefficients constants. C'est une abstraction mathématiques très utile en automatique, traitement du signal, mécanique et télécommunications. Les systèmes linéaires sont ainsi fréquemment utilisés pour décrire un système non linéaire, soit en ignorant les petites non-linéarités dans l'hypothèse des petits mouvements (voir Systèmes oscillants à un degré de liberté), soit en procédant à une linéarisation optimisée dans le cas contraire.

Controle et régulation, chap 1: Objectif de la régulation

L'objectif d'une régulation ou d'un asservissement est d'assurer le fonctionne d'un procédé selon des critères prédéfinis par un cahier des charges. Les aspects de sécurité du personnel et des installations sont à prendre en compte comme ceux concernant l'énergie et le respect de l'environnement. Le cahier des charges définit des critères qualitatifs, à imposer qui sont traduits le plus souvent par des critères quantitatifs, comme par exemple, de stabilité, de précision, de rapidité ou de lois d'évolution. Voici quelques exemples d'objectifs qualitatifs : obtenir une combustion air-gaz correcte dans un bruleur, maintenir une qualité constante d'un mélange ed produits, obtenir un débit de fluide constant dans une conduite en fonction des besoins, ou faire évoluer une température d'un four selon un profil déterminé.

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