Performances

Les performances d'un système d'asservissement sont cruciales pour évaluer sa capacité à répondre aux exigences d'une application spécifique. Elles se mesurent à travers plusieurs critères tels que la précision, la rapidité, l'amortissement et la stabilité. Chaque critère a un impact direct sur l'efficacité et la fiabilité du système. Ce chapitre abordera ces différents aspects et expliquera comment les régler pour optimiser les performances.

Notion de performance#

La performance d'un système d'asservissement reflète sa capacité à atteindre et maintenir une valeur désirée face à des perturbations externes.

Précision#

La précision est la capacité du système à maintenir sa sortie le plus proche possible de la valeur cible, malgré les variations des conditions externes.

Erreur statique#

L'erreur statique (ou écart de position) est la différence entre la valeur de sortie du système en régime permanent et la valeur cible. Elle reflète la capacité du système à atteindre précisément l'objectif sans influence dynamique.

Erreur dynamique#

L'erreur dynamique (ou erreur de traînage) mesure l’écart permanent entre la variation de la sortie du système par rapport à la cible variable. Cette erreur est influencée par la rapidité et l'amortissement du système.

Connaître les paramètres d’erreur d’un système permet de prévoir la réponse de ce dernier à une consigne et ainsi d’adapter la grandeur réglée pour compenser.

Rapidité#

La rapidité d'un système est évaluée par son temps de réponse, soit le temps nécessaire pour que la sortie atteigne et se stabilise autour de la valeur cible après une variation de l'entrée. Ce temps est généralement pris à 5%, c’est-à-dire le temps pour que la valeur réelle ne s’écarte plus de sa consigne de plus de 5%.

Si on augmente le gain de la commande, le système réagit plus vite et le temps de réponse diminue. Mais si le gain devient trop important, le système se met à osciller et le temps de réponse augmente.

Amortissement - Stabilité#

L'amortissement et la stabilité sont des aspects fondamentaux qui déterminent la capacité du système à revenir à un état stable après une perturbation et à ne pas présenter d’écarts trop importants.

Dépassement#

Le dépassement est la mesure de l'excès de la sortie par rapport à la valeur cible lors de la première réponse avant de se stabiliser. Un dépassement minimal est souvent souhaité.

Amortissement#

L'amortissement désigne la capacité du système à réduire l'oscillation de la sortie. Un système bien amorti revient rapidement à la stabilité sans oscillations excessives.

Pompage - Instabilité#

Le pompage ou l'instabilité survient lorsque le système présente des oscillations continues ou croissantes, indiquant un manque d'amortissement. Le système est alors impossible à réguler correctement.

Réglage#

Le réglage du système est essentiel pour atteindre les performances désirées. Il s'agit d'ajuster les paramètres pour optimiser la précision, la rapidité, l'amortissement et la stabilité.

Trop peu amorti#

Un système trop peu amorti présente un dépassement excessif et des oscillations nombreuses entraînant un temps de stabilisation long, ce qui est indésirable pour la plupart des applications. Les oscillations peuvent également être source de danger (pièce mécanique) ou d’usure (contacteur).

Correctement amorti#

Un système correctement amorti atteint la stabilité rapidement sans oscillations excessives, offrant un bon compromis entre rapidité et précision. Le dépassement sera également faible.

Trop amorti#

Un système trop amorti peut être lent à atteindre la valeur cible, sacrifiant la rapidité pour une stabilité excessive. Un tel système ne présente pas d’oscillation.

Correctement amorti sans dépassement#

Un système correctement amorti sans dépassement est idéal pour des applications nécessitant une grande précision sans tolérance pour le dépassement (usinage de pièce métalliques par exemple), atteignant la stabilité sans jamais dépasser la consigne mais en conservant un temps de réponse relativement court.