Introduction à l'Asservissement

L'asservissement et la régulation sont des concepts fondamentaux dans le domaine de l'automatique, permettant le contrôle précis de divers systèmes et processus. Cette section vise à clarifier ces concepts en mettant en lumière leurs différences et en illustrant leur application à travers des exemples concrets.

Définition de Régulation et Asservissement#

La régulation se réfère au contrôle automatique d'une grandeur pour la maintenir à une valeur désirée ou consigne, malgré les perturbations externes. Le système de régulation agit de manière à compenser toute variation de la grandeur réglée due à des perturbations.

L'asservissement, en revanche, est le contrôle d'une grandeur variable, la grandeur réglée, afin qu'elle suive une consigne qui peut elle-même varier au cours du temps.

Différence principale : La régulation vise à maintenir une grandeur constante malgré les perturbations, tandis que l'asservissement permet de faire suivre à la grandeur réglée une consigne qui peut elle-même varier.

La Partie Opérative#

La partie opérative d'un système d'asservissement comprend plusieurs éléments essentiels :

• Consigne : La valeur cible que la grandeur réglée doit atteindre.
• Opération : Les actions réalisées par le système pour atteindre la consigne.
• Valeur Réglée : La grandeur finale que le système cherche à contrôler.

Exemples :

1. Température d'une pièce :

   • Consigne : La température souhaitée dans la pièce.
   • Opération : Activation ou désactivation du chauffage.
   • Valeur Réglée : Température réelle de la pièce.

2. Débit au travers d'une vanne :

   • Consigne : Le débit souhaité de liquide à travers la vanne.
   • Opération : Ajustement de l'ouverture de la vanne.
   • Valeur Réglée : Débit réel de liquide à travers la vanne.

3. Vitesse d'un train :

   • Consigne : La vitesse cible du train.
   • Opération : Augmentation ou réduction de la puissance du moteur.
   • Valeur Réglée : Vitesse réelle du train.

L'Environnement#

L'environnement d'un système d'asservissement peut influencer et être influencé par la partie opérative. Il s’agit de toutes les grandeurs physiques ayant une influence sur la valeur réglée.

• La Grandeur Réglante : La grandeur sur laquelle le système de régulation agit. Il s’agit d’une des grandeurs de l’environnement sur laquelle on impose une action. Elle est généralement la grandeur ayant le plus d’'effet ou celle la plus facile ou la moins chère à piloter.
• Les Paramètres : Caractéristiques de l'environnement ou du système pouvant affecter la grandeur réglée mais sur lesquelles la système n’a pas de pouvoir d’action. Les paramètres sont fixes dans le temps, ou varie lentement avec l’usure et le vieillissement de la machine. Les valeurs des paramètres sont généralement imposées lors de la construction.
• Les Perturbations : Variations non désirées influençant la grandeur réglante ou de la valeur réelle.

Exemples :

1. Température d'une pièce :

   • Grandeur Réglante : la puissance électrique de la chaudière.
   • Paramètres : Isolation thermique de la pièce, taille des fenêtres.
   • Perturbations : Ouverture d'une fenêtre, température extérieure, soleil.

2. Débit au travers d'une vanne :

   • Grandeur Réglante : ouverture de la vanne.
   • Paramètres : Diamètre des tuyaux.
   • Perturbations : Variation de la pression dans les conduites, fluctuation de la viscosité.

3. Vitesse d'un train :

   • Grandeur Réglante : Tension d’alimentation du moteur.
   • Paramètres : Rapport de transmission.
   • Perturbations : Conditions météorologiques, changements de pente.

Boucles#

Les systèmes d'asservissement peuvent être classés en boucles ouvertes ou fermées selon la manière dont la sortie est utilisée pour le contrôle.

• Boucles Ouvertes : La sortie du système n'est pas utilisée pour corriger l'action. Il ne peut donc pas y avoir de régulation. Toutefois, une variation de la consigne entraînera une variation de la valeur réglée.
• Boucles Fermées : La sortie est mesurée et utilisée pour ajuster l'action afin de minimiser l'écart entre la consigne et la grandeur réglée. L’écart observé entre la consigne et la valeur réglée est mesuré en permanence, et servira à adapter la grandeur réglante et permettra une régulation.

Exemples :

1. Température d'une pièce (Boucle Fermée) : Un thermostat mesure la température et ajuste le chauffage pour maintenir la consigne.

2. Débit au travers d'une vanne (Boucle Fermée) : Un capteur mesure le débit réel et ajuste l'ouverture de la vanne pour atteindre le débit souhaité.

3. Vitesse d'un train (Boucle Fermée) : Le système de contrôle ajuste la puissance du moteur en fonction de la vitesse mesurée pour respecter la vitesse cible.