schema fonctionnel d`un asservissement de vitesse

SCHEMA FONCTIONNEL D’UN ASSERVISSEMENT DE VITESSE
Ce système est destiné à asservir la vitesse d’un moteur M à la position d’un curseur
d’un potentiomètre. M est un moteur à courant continu commandé par la tension d'induit u et
dont l’arbre de sortie est soumis à une charge inertielle, des frottements visqueux, des
frottements secs,... Cet arbre est aussi fixé à une dynamo
tension proportionnelle à la vitesse du moteur.
→ Montrer que ce schéma permet d'asservir la vitesse du moteur à la position du
curseur. Examiner le cas de perturbations sur l'arbre du moteur (par exemple
apparition d'un couple résistant).
Ue
ε
U
UR
Charge
MoteurAmplificateur
A
DT

CORRECTION
La variable physique à réguler est la vitesse de rotation du moteur ω, comme l’indique
le titre.La consigne est un élément dont l’opérateur peut lui-même fixer la valeur et qui
indique la valeur désirée pour la vitesse de rotation. La position du curseur du potentiomètre
qui fixe Ue est la consigne.
On peut alors étudier la chaîne de retour. Le capteur est un élément qui transforme la
variable physique à réguler en une variable manipulable, homogène à la consigne. Donc le
capteur est la dynamo tachymétrique DT et la mesure, la tension UR délivrée par DT.
En remontant la chaîne directe, le procédé est le moteur avec sa charge et ses
frottements. L’actionneur est un élément de puissance, qui est ici assuré par l’amplificateur A.
Si il est alors difficile de trouver l’élément assurant la fonctionnalité de régulateur, on peut
chercher le comparateur.
Le comparateur a pour entrées la consigne Ue, et la mesure UR. Il effectue la différence
entre ces deux grandeurs. Ainsi, la fonctionnalité comparateur est assurée par l’amplificateur
et conduit à la tension ε.
La fonctionnalité de régulateur se trouvant entre celle de comparateur (ampli) et
actionneur (ampli), elle est assurée une nouvelle fois par l’amplificateur.
On obtient le schéma fonctionnel suivant :
Analyse du fonctionnement de la régulation de vitesse lorsque la charge du moteur augmente :
Vitesse ω ↓ ⇒ UR ↓ ⇒ ε ↑ ⇒ U ↑ ⇒ vitesse ω ↑
On vérifie ainsi la notion de contre-réaction (signe – sur le comparateur).
Remarque : A l'équilibre on ne peut avoir UR = Ue. En effet si UR = Ue, alors ε = 0 et u = 0. Le
moteur n'étant plus alimenté, il s'arrête (ω tend vers 0). Par conséquent on ne peut pas avoir
intrinsèquement une vitesse de rotation égale à la consigne. Il faut UR < Ue c’est-à-dire UR−Ue
< 0, ou encore ε > 0, pour que grâce à l’amplificateur on obtienne une tension U qui fasse
ω correspondant à UR.
Vitesse
ω
U
UR
ε
Ue
Comparateur
Amplificateur
Régulateur
Ampli
Actionneur
Ampli
Procédé
Moteur + Charge
Capteur
Dynamo DT
+
−