Atelier TP circuit RC GEMI 2021

Pr. Amami B. 1
7/11/2021
Atelier d’automatique à préparer pour jeudi 11/11/ 2021
Régulation de la tension d’un circuit RC avec un régulateur PID et retour d’état
But :
On souhaite contrôler de la tension Us aux bornes d'un circuit RC avec perturbation en utilisant un
régulateur PID et retour d’état et une carte d’acquisition de National instruments.
Dans cet atelier, on se propose d’effectuer les essais expérimentaux permettant :
- Configurer une carte d’acquisition de National Instruments
- Réaliser une boucle de régulation PID avec la carte d'acquisition NI USB 6211 de National
Instruments pour contrôler la tension aux bornes d’un circuit RC
A. Etude théorique
1. Etude du circuit RC
Soit le système constitué par un circuit RC de la figure 1 ci-dessous. L’interrupteur K permet de
décharger le condensateur dans la résistance R2 ce qui permet de simuler une perturbation du
système RC.
Figure 1
A : Interrupteur K ouvert
1. Etablir l’équation différentielle qui lie l’entrée E à la sortie Us
2. En déduire la fonction de transfert w (p) de ce système
3. Donner l’expression de Us
R1 = 27,4 k
R2 = 33 k
C = 22 µF
K fermé = perturbation
Interrupteur K
U1
E
R1
Us
R2
Système de premier ordre avec perturbation

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B : Interrupteur K fermé
4. Montrer que lorsque K est fermé, la tension aux bornes de condensateur suit l’équation :
perturbe
perturbe
dUs
Us dt +=
, donner l’expression de
et de
5. Donner l’expression de Us dans ce cas.
6. Tracer sur papier millimétrique et sur le même graphe les réponses indicielles Us et US perturbé
pour E = 5V, quelle est la chute de tension causée par la fermeture de l’interrupteur
(perturbation) en régime permanent.
7. En déduire que la fonction de transfert de la perturbation peut être modélisée par la fonction
de transfert
0.454
() 1 0.6 Hp p
−
=+
2. Etude en boucle fermée
On souhaite maintenant réguler la tension Us de circuit RC avec un régulateur C(p) selon la
boucle de la figure 2
Z(p)=E(p)
Figure 2
8. Pour C(p) = Kc, et en utilisant le théorème de superposition, montrer que la tension Us(t)
s’écrit :
(1 )
0.6
( 0.454)
( ) (1 )
1
Kc t
E Kc
Us t e
Kc
−+
−
=−
+
9. En déduire que l’effet de la perturbation, est divisé en boucle fermée en régime permanent
par le facteur de régulation (1+kc) qui est appelé facteur de régulation.
10. Application :
52E V et Kc==
11. Déterminer l’expression de la commande u(t), calculer u(0), u(
).
E(p) u(p) + Us(p)
+
+
-
-
-
W(p)
C (p)
()Hp

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B. Simulation sur l’application SimSys sous Labview
12. Simuler ce système sur l’application SimSys et vérifier tous les points traités dans les
questions précédentes
- Pour une consigne de 5 V, Simuler la régulation du la tension Us sur l’application SIMSYS
en boucle ouverte et en boucle fermée
- L’intégrateur étant sur OFF Faite augmenter le gain progressivement et observer l’erreur,
- Conclure sur la precision
- L’intégrateur étant sur ON, observer l’erreur. Conclure
C. Réalisation de la boucle de régulation avec la carte
d’acquisition NI USB 6211 de National Instruments
1. Test de la carte d’acquisition NI USB 6211 de National Instruments
Les caractéristiques de cette carte sont :
• 16 entrées analogiques (16 bits, 250 kéch./s) en (-10V – 10V)
• 2 sorties analogiques 16 bits, 250 kéch./s, en (-10V – 10V)
• 4 entrées numériques,
• 4 sorties numériques,
• 2 compteurs 32 bits
• Alimentation par bus USB pour une grande mobilité ; connectivité aux signaux intégrée
• NI Signal Streaming pour des transferts de données en continu haute vitesse soutenus sur
USB, disponible en version OEM
• Compatible avec LabVIEW, LabWindows™/CVI et Measurement Studio pour Visual
Studio.NET
• Driver NI-DAQmx et logiciel interactif d'enregistrement de données NI LabVIEW
SignalExpress LE

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L’utilitaire Measurement & Automation de National Instruments (voir raccourcis sur le bureau)
permet de gérer et de configurer toutes les cartes et les périphéries d’entrées/sortie de National
Instruments branchées à votre PC.
Configuration de la carte NI USB 6211
• Brancher la carte NI USB 6211 sur le port USB de l’ordinateur.
• Sur le bureau, cliquer sur . L’utilitaire Measurement & Automation doit détecter la
carte sur périphéries et interfaces
Cliquez sur la carte NI USB 6211 et faite le test en cliquant sur Auto test et vérifier que le test est
réussi.