Système asservi SYNUM

Système asservi numérique SYNUM
1-PRESENTATION DU SYSTEME
Le banc est composé d’une partie commande appelée carte « REGNUM » et d’un montage
électromécanique (réalisant la partie opérative) où l’actionneur est un petit moteur à courant
continu intégrant en bout d’arbre un codeur incrémental à 500 fentes .La charge mécanique (
frein à courant de Foucault) est entraînée directement par le moteur . Le couple résistant peut
être modifié par déplacement d’un aimant permanent dans l’entrefer duquel tourne un disque en
aluminium.
2-MESURES DE POSITION ET DE VITESSE
 Pour obtenir l’information déplacement angulaire , on compte (ou décompte) toutes les
transitions ( changement d’état ) des deux signaux A et B du codeur , soit 2000 par tour
( codeur 500 fentes). Une transition s’exprimera comme toutes les grandeurs numériques en
incrément ( inc ).
 Pour obtenir l’information vitesse , il suffit de compter les transitions pendant un intervalle
de temps constant appelé période d’échantillonnage (Te)
Ainsi si on compte par exemple 35 inc pendant Te = 1,04 ms la vitesse de rotation en tr/min
35.10 3.60
est :
 1010 tr/min
1,04.2000
3-PRESENTATION DU LOGICIEL
Pour commander le système , on peut utiliser le clavier situé sur la carte « REGNUM » .
Nous utiliserons le logiciel M-SYN (liaison série).
Dés l’ouverture , deux schémas du système peuvent apparaître en fonction du choix de la
cession précédente.
Partie commande
Module M24
Partie opérative
Module M26
Système en boucle ouverte 
Charge
I
n u
t re ar n
f ta c e
cI o
r
l
i
n é a i
r
d e' x c i
eT y p e
E c h e l o n
t
a t
i
o n
S
S
k i
=
1 .
0
m
A /
i
n c
1
M
Compteur
décompteur
Codeur

Tem
M
Compteur
décompteur
N
m
r
n
Partie opérative
Module M26
Partie commande
Module M24
n
m
Système en boucle fermée 
Charge
m
T y p e
d e' x c i t a t i o n
t re ar n
f ta c Ce o
o u
E c h e l o n cI n
C +
E
K
n
n
i
C
C
V
-
I
r l r i e n cé t a e i ur r e
S
K
k i
e
=
1 .
0
m
A /
i
n c
T
M
Compteur
décompteur
Codeur

N
m
On constatera que le moteur est ici commandé en courant ( par l’intermédiaire de l’interface
linéaire courant ILC ) : ki = 1 mA/inc.
En effet gérer la vitesse du moteur c’est également gérer son couple donc son courant.
Note: on peut également choisir d’autres types de commande telle que la commande en
tension( plus courante et bien connue des élèves).
Pour choisir le mode de fonctionnement , cliquer sur choix dans la barre des tâches , puis type
de commande .
Deux possibilités sont proposées :  en boucle ouverte
 régulateur intégré HCTL1000
(donc en boucle fermée)
puis au choix :
CPV (commande proportionnelle en vitesse)
CIV (commande intégrale en vitesse)
POS (commande en position)
4-MANIPULATIONS
On se propose d’étudier le système ( en boucle ouverte et boucle fermée) et de se
familiariser ainsi avec les asservissements. La charge mécanique ( frein à courant de
Foucault) ne sera jamais modifiée . L’impression de courbes ne se fera qu’après accord du
professeur .
1°)En boucle ouverte (pas de retour codeur)
Dans un premier temps vous allez prendre en main le logiciel .
Une fois familiarisé avec celui-ci, relever et imprimer la réponse en vitesse n(t) du système
à une consigne courant Sr = 80 inc .
Indiquer les intervalles de temps correspondant au régime transitoire(ou dynamique)et au
régime établi(ou statique).
Cet essai est une première approche du comportement du système. L’étude théorique
montre qu’il est du premier ordre (voir cours de Physique).
Exploitation
On donne en annexe les caractéristiques du moteur utilisé : référence 219E ;
A partir de celles-ci déterminer le couple électromagnétique de consigne du moteur.
La caractéristique mécanique de la charge ( frein à courant de Foucault) est de la forme :
Tr = k.n
En négligeant le couple de pertes du moteur , déterminer la valeur de k .
Dessiner dans le plan couple-vitesse les caractéristiques du moteur (commandé en courant)
et de la charge .Faire apparaître le point de fonctionnement en régime établi.
2°) Commande proportionnelle en vitesse(CPV)
On va s’intéresser aux performances du système asservi si on multiplie l’erreur E en
K
sortie de comparateur par un coefficient Kr =
(correction proportionnelle).
4
Relever sur une même feuille les réponses n(t) et E(t) à une consigne de 1000tr/min avec
les valeurs suivantes : Kr = 1 (sans correction) , Kr = 4 , Kr = 8 et Kr = 20 .
Exploitation : dans un tableau , rapporter pour les valeurs de Kr précédentes, la durée du
régime transitoire ainsi que l’écart de vitesse (en tr/min) entre la consigne et la sortie en
régime établi . Commenter .
3°) Commande intégrale en vitesse(CIV)
On veut une rampe d’accélération amenant le moteur à 1000tr /min en 0,5s .
Calculer l’accélération en tr/s2.
Vérifier le réglage Zéro =$E5 et Pole =$40 .
1
, Kr = 1 et Kr = 4 , relever l’évolution de la vitesse du moteur n(t).
4
Tracer la consigne sur chaque relevé et commenter.
Pour Kr =
4°) Commande en position(POS)
Régler Zéro = 0 et Pole = 0.
Pour Kr = 1 (sans correction) et Kr =
1
, relever la réponse du système à une consigne
4
position de 360°. Qu’en pensez-vous ?
Sans consigne d’entrée , régler Kr = 5 et observer le disque gradué .Décrire le phénomène.
5-POUR FINIR…
Déterminer la constante de temps  du système en boucle ouverte (il suffit pour cela de
mesurer le temps au bout duquel la vitesse de rotation atteint 63% de sa valeur en régime
établi).
Comparer  à  e et 
L
Rappel :  e =
R
Sachant que  =
m
respectivement constante électrique et mécanique du moteur .
J .R
avec J :moment d’inertie de l’ensemble rotor- disque en aluminium
K T2
R : résistance de l’induit
KT : constante de couple
Déterminer J.
En déduire le moment d’inertie du disque en aluminium ( frein à courant de Foucault).