Dossier support

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET
DE LA RECHERCHE
INSA
DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE & INFORMATIQUE
Dossier
support
Année Universitaire
2009 - 2010
BE
commande numérique
&
chaîne d'acquisition
ORIENTATION : AE 4ème ANNEE
AUTEUR : Thierry ROCACHER, Pascal ACCO, Martin AIME
INSA Toulouse 2009-2010 DossierSupport_2009_2010.odt p. 1/17

Sommaire
1. Présentation du système p.3
2. Le hacheur p.6
2.1 Présentation générale
2.2 L'électronique
2.3 Le modèle mathématique
3. La carte de contrôle du courant moteur (couple) p.9
3.1 Présentation générale de la carte courant
3.2 L'électronique de la carte courant
3.3 Le modèle automatique de la carte courant
3.4 Modèlisation «électrique» du moteur
4. La carte de contrôle de la vitesse moteur (tension) p.11
4.1 Présentation générale de la carte vitesse
4.2 Modélisation « mécanique du moteur »
5. Annexes : schémas électriques p.13
Auteur : T.ROCACHER, P.ACCO, M.AIME,
Participation à la conception & la réalisation de ce projet : J.MARTIN, B.FAURE
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Asservissement du
courant
-Analogique-
UMoteur
Cons_I
IMoteur
Asservissement de
vitesse
-Numérique-
VitesseMoteur
Cons_U
1. Présentation du système
La figure 1.1 est une première vue simplifiée du système. L'asservissement de vitesse est assuré par
une commande de type « cascade » :
–une boucle interne de régulation du courant Imoteur dans l'induit du moteur (dynamique rapide) ;
–une boucle externe qui contrôle la vitesse en générant la consigne de courant Cons_I (dynamique
lente).
L'électronique qui matérialise cette loi de commande est distribuée sur plusieurs cartes selon le
schéma suivant :
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-
Figure 1.1 !"#
Figure 1.2 
correcteur
par µC
Hacheur
Moteur
Vitesse (tr/mn)
Consigne
de vitesse
(V)
Consigne de
courant (V)
Carte vitesse Carte courant Carte hacheur
Correcteur
analogique
PI
+
-
+PWM
tachymètre
Retour vitesse (V)
Retour
courant (V)
Us

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+
-
$%&'
Ω&'
(vitesse en tr/min)
Is(p)
C(p)
SI
KMLI
(&'
MLI(p)
Retour_I(p)
εΙ(p)
Cons_I(p)
KH
Melec(p)
<Us>(p)
Mmeca(p)
CV(p)
kTachy
adaptation
tachymétrique
&'
2
εv(p)
+ -
+ -
Figure 1.3 !"#
##

Résumé des notations
Les entrées / sorties dynamiques (variable de Laplace) :
•Cons_Vit(p) : consigne de vitesse (+/- 5V ⇔ +/-3000 tr/mn) ())
• ε
V(p): erreur de vitesse ())
•Cons_I(p) : consigne de courant (+/-5V ⇔ +/-9A) ())
• εΙ (p): erreur de courant ())
•MLI(p) : tension analogique en entrée du bloc de MLI (Modulation à Largeur
d'Impulsions = PWM) ())
• σ (p) : variation du rapport cyclique de la commande de hacheur (sortie PWM+ du
bloc MLI), sans dimension, de -50% à +50%
•<Us>(p) : tension moyenne appliquée à l'induit du moteur ())
•Is(p) : courant circulant dans l'induit du moteur (*)
• Ω (p) : vitesse angulaire de l'arbre moteur (+#)
•RetourI(p) : image du courant ,&' ())
•vitesse(p) : image de la vitesse de l'arbre moteur ())
Les fonctions de transfert :
•C(p) : correcteur de courant, analogique de type PI
•Cv(p) : correcteur de vitesse numérique, associé à des adaptations analogiques
•KMLI : gain statique du bloc MLI. Il donne la variation de rapport cyclique du
hacheur, en fonction des variations de la tension analogique -.,&'
•KH: gain statique du hacheur. Il fournit la tension moyenne (de puissance)
destinée au moteur
•Melec(p) : fonction de transfert « électrique » du moteur. Elle donne les variations de
courant ,en fonction des variations de tension moyenne /01.
•Meca(p) : fonction de transfert « mécanique » du moteur. Permet d'établir le lien entre
les variations de courant , (image du couple) et la vitesse de rotation du
moteur, Ω.
•SI : Sensibilité globale du capteur de courant.
•kTachy : Sensibilité de la génératrice tachymétrique.
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