III. L`asservissement numérique

Description de
l’asservissement numérique
mis en œuvre sur le
PIC16F877
I. INTRODUCTION .................................................................................................. 2
1. Généralités : ............................................................................................................................................... 2
2. Cas d’un système continu : ....................................................................................................................... 2
3. Cas d’un système discret : ........................................................................................................................ 2
II. DESCRIPTION DE L’ENSEMBLE ASSERVISSEMENT + COMMANDE
MOTEUR .................................................................................................................... 3
1. Aspect général : ......................................................................................................................................... 3
Ensemble moteur + codeur ................................................................................................................................... 3
Carte de puissance : .............................................................................................................................................. 3
a.) Principe de base : ................................................................................................................................ 3
b.) Schéma simplifié : ............................................................................................................................... 4
Fonctionnement : ................................................................................................................................................. 4
4. Carte d’asservissement ............................................................................................................................. 5
a.) Description : ........................................................................................................................................ 5
b.) Schéma simplifié de la carte :.............................................................................................................. 5
Détail de la carte : ............................................................................................................................................... 5
III. L’ASSERVISSEMENT NUMERIQUE ................................................................ 6
1. Généralités ................................................................................................................................................. 6
2. Méthodologie de synthèse ......................................................................................................................... 6
Cas de la carte 2000/2001 ..................................................................................................................................... 7
boucle de vitesse ................................................................................................................................................. 7
boucle de position ............................................................................................................................................... 7
IV. ETUDE DU CODE ASSEMBLEUR DE LA CARTE 2001 ................................. 8

I. Introduction
1. Généralités :
Un asservissement a pour but de désensibiliser un système à une perturbation de sortie.
Le principe repose sur un système dont on reboucle la sortie vers l’entrée. On parle alors de système bouclé.
On utilise généralement une représentation par schéma block :
Le correcteur introduit dans la chaîne directe sert à modifier le comportement du système selon les fréquences.
Un tel système est conçu de façon à respecter trois critères :
 Rapidité (début de la réponse à une consigne)
 Stabilité (fin du régime transitoire)
 Précision (régime établi)
Ces trois critères permettent de définir le comportement du système dans 3 zones de fréquences :
 Hautes fréquences : rapidité
 Moyennes fréquences : stabilité
 Basses fréquences : précision
L’analyse d’un système linéaire asservi repose sur l’étude de la transmittance de sa boucle ouverte (du signal
d’erreur au signal de retour).
2. Cas d’un système continu :
3. Cas d’un système discret :
Dans ce cas, pour simplifier l’étude, on se placera de préférence dans le domaine pseudo-continu, par la
transformée bilinéaire :
On remarque que la forme ressemble à celle d’un système continu. En effet, l’étude dans le domaine pseudo-
continu peut se faire avec les même méthodes que dans le domaine continu.
Correcteur
Procédé
physique
Signal de
retour
Signal
d’erreur
Signal de
commande
Signal de
consigne
Signal
de sortie
+
-
n
npApApAA G
pG  ... )( 2
210
0
m
m
n
nzBzBzBzB zAzAzAzA
zG  ...
...
)( 3
3
2
2
1
1
3
3
2
2
1
1
1
n
nwAwAwAwAA G
wG   ... )( 3
3
2
2
1
10
0

II. Description de l’ensemble asservissement + commande
moteur
1. Aspect général :
2. Ensemble moteur + codeur
Ce bloc mécanique se compose d’un moteur avec son réducteur et d’un codeur incrémental.
Le codeur incrémental génère deux signaux carrés de fréquence proportionnelle à la vitesse du moteur.
La caractéristique essentielle du codeur incrémental est son nombre de pas par tour (chaque pas correspond au
nombre de périodes de chaque signal pour un tour du codeur).
Ces deux signaux sont déphasés l’un par rapport à l’autre de 90° ou –90° selon le sens de rotation.
Ex :
3. Carte de puissance :
a.) Principe de base :
Le principe repose sur le fait que la vitesse d’un moteur est proportionnelle à la tension d’induit. De plus, un
moteur étant généralement très inductif, il va se comporter comme un passe bas, et ne va donc être sensible qu’à
la valeur moyenne de la tension si la première harmonique est de fréquence suffisamment haute.
Moteur
Codeur
Carte mère
(intelligence)
Carte PIC
(asservissement)
Carte de
puissance
Domaine discret
Domaine continu

b.) Schéma simplifié :
c.) Fonctionnement :
La commande du moteur se fait par l’intermédiaire des transistors T1 à T4 selon un montage dit en H.
Les transistors T1 T4 et T2 T3 sont commandés simultanément.
Les couples T1 T4 et T2 T3 sont commandés en alternance et exclusivement.
Le signal d’entrée est signal rectangulaire de rapport cyclique variable et de fréquence telle qu’elle soit filtrée par
le moteur :
Le signal de sortie est donc lui aussi de forme rectangulaire dont les niveaux haut et bas correspondent aux
alimentations.
La valeur moyenne vaut :
Où  est le rapport cyclique (0<<1).
Dans le cas où les alimentations sont symétriques :
Ce montage permet donc de contrôler la vitesse et le sens du moteur à partir du rapport cyclique du signal
d’entrée.
M
T3
T4
T2
T1
V+
V-
Signal d’entrée
Signal de sortie
Valeur
moyenne
)(2   VVU
lim
)
2
1
(4 a VU 

4. Carte d’asservissement
a.) Description :
Cette carte est centrée autour d’un microcontrôlleur PIC16F877.
Elle reçoit les ordres de la carte mère par l’intermédiaire d’un bus SPI et délivre en sortie les signaux nécessaires
à la commande des cartes de puissance des deux moteurs.
Elle reçoit, de plus, les signaux en provenance des codeurs de chaque moteur.
b.) Schéma simplifié de la carte :
c.) Détail de la carte :
Sur la carte, apparaissent deux blocs logiques :
 le premier sert à modifier les signaux en provenance des codeurs en deux signaux mieux adaptés pour le
PIC.
 le deuxième sert à générer les signaux pour commander chaque paire de transistor sur les cartes de
puissance.
Le premier bloc logique a pour but de générer un signal d’horloge et un signal de sens, pour permettre de mieux
exploiter les possibilités offertes par le PIC (utilisation des timer internes).
Sur les cartes 2000 et 2001, le signal d’horloge génère 500 fronts montants pour chaque tour.
Le deuxième bloc logique a deux fonctions. Il permet de générer deux signaux en opposition de phase mais en
prenant soin de respecter un temps mort au moment des commutations pour empêcher la conduction des
branches du pont H sur la carte de puissance.
Ce temps mort est nécessaire du fait des temps de blocage des transistor. On évite ainsi des provoquer un court-
circuit entre les alimentations :
Pic16F877
Bloc logique
Bloc logique
Codeur 1
Codeur 2
Moteur 1
Moteur 2