Programme Cours Régulation Systèmes Industriels

31/12/2020
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Cours Régulation des systèmes
Master 1 Automatisation industrielle et process (MAP1)
2020-2021
Dr. SARI B. ([email protected])
Rev.1 26/12/2020
Table des matières
Chapitre 1. Introduction à la régulation industrielle : (2 semaines)
Chapitre 2. Régulateur tout-ou-rien : (2 semaines)
Chapitre 3. Les régulateurs standards (4 semaines)
Chapitre 4. Choix et dimensionnement des régulateurs : (4 semaines)
Chapitre 5. Applications industrielles : (3 semaines)
(distribué sur tous les autres chapitres)
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Références bibliographiques
1. E. Dieulesaint, D. Royer, Automatique appliquée, 2001.
2. P. De Larminat, Automatique : Commande des systèmes linéaires. Hermes 1993.
3.1. K. J. Astrom, T.Hagglund, PID Controllers: Theory, Design and Tuning, Instrument Society of America,
Research Triangle Park, NC, 1995.
3.2 Karl J. Astrom, Tore Hdgglund, Advanced PID Control, Department of Automatic Control
Lund Institute of Technology, Lund Uniuersity, ISA-The Instrumentalion, Systems,
and Automation Soci. 2006.
4. A. Datta, M. T. Ho,S. P.Bhattacharyya, Structure and Synthesis of PID Controllers, SpringerVerlag,
London 2000.
5. Jean-Marie Flaus, La régulation industrielle, Editions Hermes 1995.
6. P. Borne, Analyse et régulation des processus industriels tome 1: Régulation continue. Editions Technip.
7-Michel ETIQUE, REGULATION AUTOMATIQUE (REG), Haute Ecole d’Ingénieurs et de Gestion du
canton de Vaud Yverdon-les-Bains, mars 2005.
8- Nadia TALI MAAMAR et Mourad AÏT-AHMED, Cours Systèmes Asservis Linéaires, Polytech Nantes,
France.
9- FELLAH M.K., Cours d'asservissements linéaires continus, Université Djillali Liabès – Sidi Bel-Abbès,
2007.
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Objectifs du cours de régulation industrielle automatique?
-Quoi? : Identification, modélisation et commande des systèmes dynamiques
linéaires (à temps continu ou discret).
-Pourquoi? : Assurer la stabilité et les performances (précision, robustesse)
- Comment on faire? : Elaboration / synthèse de lois de commande pour la
régulation / l’asservissement
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Chapitre 1. Introduction à la régulation industrielle : (2 semaines)

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Chapitre 1. Introduction à la régulation industrielle [7] :
Exemples de systèmes asservis (régulation automatique):
1. Positionnement du bras d’un robot ou d’un élément d’une machine.
2. Alimentation stabilisée (par exemple es stabilisateurs de tension LM78XX).
3. La "trotinette « Segway » (régulation de position verticale).
4. Pilote automatique d’un avion.
5. Régulateur de vitesse pour voiture de tourisme.
6. Climatisation d’immeubles, de véhicules.
7. Paliers magnétiques: centrage d’axe (rotor ferromagnétique) en rotation en agissant sur
un champ d’induction.
8. Convertisseur R/D (resolver to digital).
9. Convertisseurs A/D (à compensation ou delta sigma).
10. PLL (La boucle asservie en phase).
11. Circuits électroniques (un amplificateur opérationnel, par exemple en montage
suiveur).
12. Systèmes biologiques (comme le corps humain), dont on cherche par exemple à
contrôler, i.e. à réguler le taux de sucre dans le sang ou la pression artérielle.
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Chapitre 1. Introduction à la régulation industrielle :
Etapes à suivre pour réaliser une régulation automatique: un projet de
régulation automatique fait intervenir les tâches suivantes :
Analyse et conception : compréhension du fonctionnement de l’installation et des ses applications. Le plus
souvent, l’installation existe et l’ingénieur chargé de l’automatisation devra "faire avec« . Le choix des capteurs
est une phase importante où l’avis de l’automaticien doit être pris en compte, notamment par rapport à leur
dynamique et à leur résolution.
Elaboration du cahier des charges : sur la base des connaissances des applications visées, détermination du
cahier des charges spécifiant les performances à atteindre (précision, rapidité, etc) ;
Modélisation : modélisation du comportement dynamique de l’installation au moyen des lois physiques la
gouvernant (oubien modélisation comme une boite noire) La complexité du modèle à obtenir
dépend des spécifications du cahier des charges (rapidité, bande passante en boucle fermée, etc).
Identification : détermination des valeurs numériques des paramètres du modèle, par des essais sur l’installation,
par l’obtention de données catalogue, …etc.
Design du régulateur : choix de la stratégie de régulation, compte tenu des résultats des phases d’identification
et de modélisation, des performances du matériel où sera implanté cette stratégie ainsi que du cahier des charges ;
Simulation : si cette phase révèle des difficultés quant au respect du cahier des charges, celui-ci peut/doit être
revu, de même que la conception de l’installation si c’est encore possible. De même, les actionneurs (moteurs
électriques par exemple) peuvent être dimensionnés avec un maximum d’informations
(couple dynamique nécessaire, etc) ;
Implantation : implantation de la stratégie de régulation. Le plus souvent, il est nécessaire de spécifier,
concevoir et réaliser un circuit électronique de commande, i.e. le régulateur, ou de programmer le
microcontrôleur ou le processeur où le code du régulateur numérique sera exécuté, etc ;
Validation : test sur site pour validation du régulateur conçu.

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Chapitre 1. Introduction à la régulation industrielle :
Etapes à suivre pour réaliser une régulation automatique:
En pratique, la démarche énoncée ci-dessus n’est pas toujours suivie à la
lettre principalement pour des raisons de temps mais parfois
également de méconnaissance de l’automatique.
Il en résulte en certains cas l’impossibilité de satisfaire le cahier des charges,
les limites de performances provenant de l’installation elle-même, dont la conception
n’a pas tenu compte des aspects d’automatisation.
Le temps initialement gagné lors de cette phase est perdu lors de celle de mise
en service et de test. Dans le meilleur des cas, les défauts de l’installation peuvent
élégamment être compensés de manière active par l’électronique de commande, i.e.
le régulateur, mais ce n’est malheureusement pas toujours possible.
Chapitre 1. Introduction à la régulation industrielle :
I) Notions de procédé industriel
II) Régulation industrielle
Organes et éléments constitutifs d'une boucle de régulation
procédé industriel, actionneurs, capteurs,
conditionneur des signaux, régulateurs
Grandeurs caractéristiques
grandeurs réglantes ou réglées,
grandeurs perturbatrices
Schémas fonctionnels d’une boucle de régulation
symboles
consigne, mesure, perturbation
Modélisation et identification
linéarité
excitation
caractéristiques statiques et choix de point de fonctionnement
III) Cahier des charges d'une régulation
stabilité
critères de performances (temporel et/ou fréquentiel: marge de gain/phase)
robustesse (variation paramétrique et rejet de perturbation)
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Chapitre 1. Introduction à la régulation industrielle :
I) Notions de procédé industriel
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Un système est linéaire s’il obéit au principe de superposition :
Chapitre 1. Introduction à la régulation industrielle :
I) Notions de procédé industriel
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