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Régime transitoire

À la fin du chapitre précédent, nous avons déjà modifié le régime transitoire d’un comportement PT1 par un paramètre du régulateur. Le régime transitoire d’un comportement PT1 est décrit par le paramètre τ ; τFÜ dépend de kIR quand on régule un système P avec un régulateur I.

Considérons maintenant un exemple de système du second ordre, formé d’un comportement I et d’un comportement PT1. Grâce au comportement I du système, le système régulé ne présente pas d’écart permanent. Nous pouvons optimiser le régime transitoire avec un régulateur P. La boucle se présente ainsi :

Boucle avec régulateur P k_PR, élément I (k_IS et 1/s) et processus PT1 k_PS/(1 + τ_S · s)

Simplifions d’abord la boucle pour le calcul. Elle contient trois termes décrivant le gain, que nous pouvons regrouper en un seul.

\[ \text{Regroupement : } k = k_{PR} \cdot k_{IS} \cdot k_{PS} \]
Boucle simplifiée avec k, intégrateur 1/s et élément PT1 1/(1 + τ_S · s)

Le paramètre k n’est pas une désignation officielle, mais seulement un paramètre auxiliaire qui me permet de simplifier le système. On a :

\[ \begin{gathered} A = k \cdot \frac{1}{s} \cdot \frac{1}{1 + \tau_S \cdot s} = \frac{k}{s + \tau_S \cdot s^2} \\[8pt] H_{\mathrm{FÜ}} = \frac{A}{1 + A} = \frac{\frac{k}{s + \tau_S \cdot s^2}}{1 + \frac{k}{s + \tau_S \cdot s^2}} = \frac{k}{s + \tau_S \cdot s^2 + k} = \frac{1}{\frac{\tau_S}{k} \cdot s^2 + \frac{1}{k} \cdot s + 1} \\[8pt] H_{\mathrm{PT2}} = \frac{k_{P,\mathrm{PT2}}}{\frac{1}{\omega_0^2} s^2 + \frac{2D}{\omega_0} s + 1} \end{gathered} \]

Après cette transformation, le résultat ressemble à la forme standard du comportement PT2 oscillant. Nous pouvons maintenant déterminer les paramètres caractéristiques par identification des coefficients :

\[ \begin{gathered} H_{\mathrm{FÜ}} = H_{\mathrm{PT2}} = \frac{1}{\frac{\tau_S}{k} \cdot s^2 + \frac{1}{k} \cdot s + 1} = \frac{k_{P,\mathrm{PT2}}}{\frac{1}{\omega_0^2} s^2 + \frac{2D}{\omega_0} s + 1} \\[8pt] \text{Numérateur : } k_{P,\mathrm{PT2}} = 1 \\[8pt] \text{Dénominateur, coefficient de } s^2\text{ : } \frac{1}{\omega_0^2} = \frac{\tau_S}{k} \rightarrow \omega_0 = \sqrt{\frac{k}{\tau_S}} \\[8pt] \text{Effet de } k_{PR} \text{ sur la fréquence d’oscillation : } \omega_0 \sim \sqrt{k_{PR}} \\[8pt] \text{Dénominateur, coefficient de } s\text{ : } \frac{2D}{\omega_0} = \frac{1}{k} \rightarrow D = \frac{\omega_0}{2k} = \frac{1}{2} \sqrt{\frac{1}{k \cdot \tau_S}} \\[8pt] \text{Effet de } k_{PR} \text{ sur l’amortissement : } D \sim \sqrt{\frac{1}{k_{PR}}} \end{gathered} \]

Le paramètre k peut être influencé directement par le paramètre kPR du régulateur. Il agit sur la fréquence d’oscillation et sur l’amortissement du système régulé. Le paramétrage du régulateur influe donc sur le régime transitoire du système régulé.

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