TP Regulation 03 [PDF]

Zitiervorschau

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

3èmeannée production professionnelle

Module : TP Régulation Automatique

Réalisé par :  Kaouachi Ahmed Louay  Mechri Khaled  Messaid Youcef

Groupe : 03

Année Universitaire 2020-2021

I. Introduction : La régulation est l'action de régler automatiquement une grandeur de telle sorte que celle-ci garde constamment sa valeur ou reste proche de la valeur désirée, quelles que soient les perturbations qui peuvent subvenir. Le régulateur a pour charge de maintenir le signal d’erreur e(t) aussi proche de zéro que possible ; dans ce but, il fournit au système à régler la commande u(t) telle que l’image y(t) de la grandeur réglée obtenue par mesure tende à correspondre à la consigne w(t).

II. partie théorique : 1) Boucle ouverte et boucle fermée Un système est en boucle ouverte lorsque la commande est élaborée sans l'aide de la connaissance des grandeurs de sortie : il n'y a pas de feedback. Inconvénients majeurs de la boucle ouverte *Sensibilité aux perturbations, aux incertitudes sur les paramètres internes ; * Impossible de modifier les performances dynamiques ; * Impossible de stabiliser un système naturellement instable ; nécessité de contrôler la sortie et d'adapter la commande. Si le système à commander n’est pas parfaitement connu ou si des perturbations l’affectent, les signaux de sortie ne seront pas ceux souhaitées. L’introduction d’un retour d’information sur les sorties mesurés s’avère alors nécessaire, le système est dit en boucle fermée. La commande est alors fonction de la consigne (la valeur souhaitée en sortie) et de la sortie. Nécessité de la boucle fermée Exceptionnellement, le système de commande peut opérer en boucle ouverte à partir du seul signal de consigne. Mais la boucle fermée (contre réaction) est capable de : * Stabiliser un système instable en BO.* Compenser les perturbations externes.*Compenser les incertitudes internes au processus lui-même.

2) Régulateurs « tous ou rien » Définition Un régulateur «tout ou rien» est un régulateur qui élabore une action de commande discontinue qui prend deux positions ou deux états 0 et 1 (ou 0 et 100%).On les appelle "on-off control" ou "twostepscontroller"

Domaine d’utilisation Les régulateurs tout ou rien sont utilisés pour la commande des systèmes ayant une grande inertie où la précision de régulation n’est pas importante. A titre d’exemple la régulation d’un four à l’aide d’une résistance chauffante. Fonctionnement d’un régulateur «tout ou rien» Dans ce type de régulateur, la commande U du correcteur agit sur un relais électromécanique à contact. Dans le cas simple, lorsque U=1, une bobine est excitée et ferme le contact du relais pour alimenter la résistance de chauffe et est désexcitée lorsque U=0 (le contact s’ouvre alors). Les régulateurs tout ou rien classiques sont par exemple les thermostats et les soupapes de sécurité (pressostats) qu’on utilise dans les systèmes de sécurité.

III. Mode d'opération : 1) Procédure I: Réponse en boucle ouverte du niveau 1.1présentation :

   

1.2 le but : Familiariser au matériels (CE117) et logiciel (CE2000). Commende de niveau de la cuve de procédé par un boucle ouvert. Mesurer la constante du temps (τ) de la courbe du niveau de la cuve de procédé. connaitre comment utiliser les matériels de laboratoire. 1.3 Manipulation :

1- On mettre la tension de pompe 2 à 4V et la valve à 10 V, on enregistrer le niveau et le débit : Niveau A = 40 * 10-3 m Qa=3.1 v=5.1* 10-5 m3 /s

2- On augmente la tension de la pompe par 0.5V, on réenregistrer le niveau et le débit : Niveau B = 66* 10-3 m Qb= 3.3v=5.5* 10-5 m3/s 3- On tracer le niveau et la tension de la pompe on fonction de temps :

Réponse boucle ouverte du niveau

*Commentaire : on varié la tension de la pompe2 et on remarque à chaque fois ,le système (le niveau) prendre beaucoup de temps pour se stabilise donc la réponse en boucle ouvert n’est pas efficace (parce que le temps de stabilisation est plus grand ) 4- On estime la constante du temps (Méthode Graphique) HB–HA= 26mm = 0.026m 0.026 m 100% 𝑥 62.3% Et par la projection de 𝑥 sur l’axe du temps on trouve 𝜏. 5- On calcule la constante de temps (τ) : a) Calcule la surface S de la cuve de procédé (d=150mm). S = π.r2 = 3.14*(0.15/2 )2 = 0.01766 m2. b) Calcule la différence (∆h) entre la hauteur [m] du niveau A et B : ∆h = HB - HA = 66 – 40= 26mm = 0.026 m. c) Calcule la différence (∆q) entre le débit [m3/s] du niveau A et B :

∆q = QB – QA = 5.5 *10-5 – 5.1*10-5 = 0.4 * 10-5 m3/s. d) Calcule la résistance d’écoulement (R) :

R=

∆h ∆q

= 0.026 /( 0.4 * 10-5) = 6500s/m2

e) On calcule la constante de temps (τ) : τ = R ∗ S = 6500* 0.01766 = 114.79 s. 1.4 Description de résultats: a) Les éléments de commande :

-capteur : de niveau « LT » -Actionneur : Pomp02 . -Autres : process Vessel, réservoir,valve proportionnel ,Valve anti-retour. b) Le diagramme block:

2) Procédure II: commande de niveau par la vitesse de la pompe 2.1le but :  Familiariser au matériels (CE117) et logiciel (CE2000).  Commende de niveau de la cuve de procédé par la vitesse de la pompe.  Connaitre comment utiliser les matériels de laboratoire. 2.2 Manipulation : a) On ouvre le fichier ‘’exp4-2.ict’’, on ferme la valve anti –retour, on ouvre totalement la valve purgeur et la conduite d’air, on connecte le synoptique CE117, on met l’interrupteur de la pompe 2 en mode ‘’external’’ , on ajuste les valeurs du contrôleur PID : -proportionnel : 10

-l’intégrale : 0.5 -dérivée : 0 b) On exécute, on ajuste la consigne à 6V et la tension de la valve à 10V et on attente que le niveau se stabilise, on augmente la consigne par 0.5V et on suive le niveau jusqu’à ce qu’il devient stable.

Commande de niveau par la vitesse de la pompe(Kp=10 ; ki=0.5)

*Commentaire : on varié à chaque fois la consigne et on remarque que le système est tachée d’attendre la valeur de réponse plus proche à la valeur de consigne pour obtenir la valeur d’erreur égale zéro (le système préciser+ rapide) . La commande de niveau par la vitesse de la pompe donne un meilleur résultat (le système fonctionner bien parce qu’il ya un petit dépassement au démarrage de régulation) au démarrage de régulation (exécution) on remarque la tension de la pompe en maximum (la pompe générer un débit important, cela liée à la vitesse de fluide en sortie de process vessel ) la comparaison : la réponse avec boucle fermer est mieux que avec boucle ouvert parce que le temps de stabilisation de boucle fermer moine que l’autre et plus l’avantage de régulation (la boucle fermé est rapide et stable par rapport au boucle ouverte).

c) on répète la procédure avec les valeurs de PID suivants : -Proportionnel : 20 -Intégrale : 0 -Dérivée : 0 Commande de niveau par la vitesse de la pompe(Kp=20 ; ki=0).

*Commentaire : A chaque fois on a varié la consigne on a remarqué que le système est attendre la valeur de réponse à la valeur de consigne pour obtenir la valeur de l’écart tend vers zéro mais à ces valeurs de kp et ki; on remarque sur la réponse : -il ya un dépassement. .-l’absence de précision -amplification de la tension de la pompe (générer bruit de mesure ) . 2.3 Description de résultats: a)Les éléments de commande :

-capteur : de niveau « LT » -Actionneur : Pomp02 . -régulateur :PI -Autres : process Vessel, réservoir,valve proportionnel ,Valve anti-retour.

b) Le diagramme block:

C)Comment est elle la réponse du système ? Rép :voire les commentaires

3) Procédure III : Commande de TOR de niveau de la cuve de procédé. 2.1le but :  Familiariser au matériels (CE117) et logiciel (CE2000).  Commende de niveau de la cuve de procédé par le TOR (l’actionneur : valve)  Connaitre comment utiliser les matériels de laboratoire. 2.2 Manipulation : 1- Connecter le synoptique CE117 en utilise le fichier « procédure 4-3.ict ». 2- Fermer la valve anti- retour ouvrir totalement la conduite d’air et ouvrir la valve purgeur à 45°. 3- Connecter le synoptique CE117 .mettez l’interrupteur de la pompe 2 en mode « éternel ».le bloc relais (Relay) va tourner la valve proportionnelle complètement ON (tout) et complètement OFF (Rien). 4- Le bloc P est un gain simple pour commander la tension par le relais mettez les paramètres des blocs comme suit :

 Gain proportionnelle (KP) :1.  Tension de la pompe2 : 5v.  Consigne : 6v  Switch ON du relais : 0.5v avec Hystérésis de 1v. 5- Exécuter et enregistrez les résultats pour au moins deux cycles. 6- Changer le gain Kp à 40. Commande TOR de niveau de la cuve de procédé.

2.3 Description de résultats: a)Les éléments de commande :

-capteur : de niveau « LT » -Actionneur :valve proportionnel . -régulateur : TOR. -Autres : process Vessel, réservoir,pomp2,Valve anti-retour. b)Commenter l’action de commende ON/OF ? Rép :La commande ON pour le démarrage de système et la commande OFF pour atteindre le

système. Switch ON = 0.5V Hysteresis = 1V Switch OFF = Switch ON – Hysteresis

Switch OFF=0.5 – 1 = -0.5 V Le bloc relais va tourner la valve proportionnelle complètement ON (tout) et la cuve remplis avec l’eau à l’aide de la pompe, quand on atteindre la valeur -0.5V le Relais va stopper le système, la pompe va s’atteindre (il n’y a pas un refoulement) et l’eau trouver dans la cuve va purger vers le réservoir, à chaque fois quand on atteindre la valeur 0.5 V le relais va répéter le même principe. Donc l’action de commande ON/OFF discontinue qui prend deux positions ou deux états 0 et 1 (ou 0 et 100%). c) que ce que vous notez sur la magnitude de variation du niveau de consigne ? Rép : on note : -la magnitude de variation du niveau au-dessus de la consigne, la position de régulateur TOR est devient en Switch OFF. -l’inverse position devient en Switch ON. - la magnitude de variation du niveau au-dessous de la consigne prend un temps plus réduit par rapports à cel de variation du niveau au-dessus de la consigne. d) Rép : L’effet de changement du Kp : - a chaque augmentation de KP , on remarque que la magnitude de la variation du niveau diminue (rapproche à la consigne) - a chaque augmentation de KP , on remarque que le rapport du ON/OFF diminue ( les cycles va rapprocher) - La période du cycle démuni quand le gain Kp augmente.

IV. Conclusion : A fin de ce travail on note que : 

le temps de stabilisions τ de boucle fermé très petit par rapport le temps de stabilisions τ de boucle ouvert (le boucle fermé rapide et stable par rapport l’autre).



Un régulateur «tout ou rien» est un régulateur qui élabore une action de commande discontinue qui prend deux positions ou deux états 0 et 1 (ou 0 et 100%).On les appelle on-off control ou two steps controller.