ASSERVISSEMENT LINÉAIRE
A- MISE EN SITUATION 1- Présentation du système :
Système de positionnement d’une antenne parabolique
Un faisceau hertzien est une liaison haute fré-quence "point à point " destinée à véhiculer sur une fréquence porteuse un signal analogique ou un signal numérique.
NB :
Hautes fréquences : ce sont les fréquences allant approximativement de 300 kHz à 30GHz.
Point à point : signifie que le tir du faisceau est dirigé de l'émetteur (fixe ou mobile) vers un récepteur bien ciblé, en général fixe, contrairement au broadcas-ting qui "arrose" l'espace pour atteindre une infinité de récepteurs ( exemple : émetteur radio, TNT, WiFi )
Une antenne parabolique pour faisceau hertzien est un ensemble constitué d'un dipôle rayonnant et d'un réflecteur parabolique ...
Le dipôle est fixé au bout du bracon central : c'est la partie sensible de l'antenne, capable d'émettre et/ou de recevoir des signaux élec-triques. Il occupe le foyer de la parabole.
La parabole a pour fonction de rassembler sur ce
dipôle les ondes reçues dans le cas d'une antenne de réception et de disperser les ondes émises par le dipôle dans le cas de l'émission.
Cette antenne étant destinée à communiquer avec un autre émetteur-récepteur. Elle doit être orientable dans l'espace. Elle est donc réglableautour de deux axes afin de diriger l'antenne dans la direction de réception maximale.
La présence de la surface de réflexion parabolique et l'existence de son lobe principal font que cette puissance va se trouver "concentrée" dans le lobe.
Chapitre A5
Leçon A 5 Notions d’asservissement linéaireCette direction est repérée par deux angles :
le gisement, angle horizontal gradué de 0 à 360° à partir d'une direction dite ligne de foi le site angle vertical gradué de 0 à 90°...
La connaissance et le réglage de ces deux angles assurent le pointage de l'antenne vers sa cible (une autre antenne, un satellite, un avion...) Gisement et site sont des termes empruntés à la terminologie militaire (artillerie) ou aérienne et navale ( radar de poursuite )...
ils ont pour correspondants "civils" azimut ethauteur.
2- Problèmes posés :
B- RAPPEL
1- Fonctionnement en boucle ouverte ou en mode manuel
On parle de fonctionnement en boucle ouverte quand c'est l'opérateurqui contrôle l'organe de réglage. Ce n'est pas un asservissement.
a)Que peut-on utiliser pour avoir la réception maximale ?
b)Quel procédé peut-on utiliser pour positionner automatiquement une parabole ? c)Comment atteindre rapidement la bonne position et avec la meilleure précision ?
Activité
Réaliser l’activité N°1 du TP-C1 dans le manuel d’activités Il s'agit, de commander un moteur à courant continu :
en boucle ouverte en boucle fermée
Chapitre A5
Leçon A 5 Notions d’asservissement linéairesite
gisement ligne de foi
2- Fonctionnement en boucle fermée ou en mode automatique
C'est le fonctionnement normal d'un système asservi. Le processus compare la mesure de la grandeur réglée à la consigne désirée et agit en conséquence pour s'en rapprocher.
3- Structure générale d'un système asservi
Les asservissements, qui sont des systèmes de commande en boucle fermée, sont cons-titués, dans la plupart des cas, de la façon suivante :
Les principaux organes en sont :
le système physique :
il génère la variable que l'on désire asservir, l'actionneur ou organe de puissance :
il peut être inclus dans le système physique à asservir, le capteur :
il réalise la mesure de la grandeur commandée, le comparateur :
il calcule la différence entre la grandeur désirée et la grandeur obtenue (c'est-à-dire l’erreur),
le régulateur :
c'est l'organe de commande : son rôle consiste à ajuster l'action à partir de l'erreur, Il élabore la variable qui va agir et commander l’actionneur
les perturbations :
ce sont des modifications non prévisibles sur le système.
Chapitre A5
Leçon A 5 Notions d’asservissement linéaireconsigne
4- Régulation et asservissement :
On appelle régulationun système asservi qui doit maintenirconstante la sortie conformé-ment à une consigne constante, indépendamconformé-ment des perturbations.
Ex : Régulation de température.
On appelle asservissementun système asservi dont la sortie doit suivrele plus fidèlement possible uneconsigne variable.
Ex :suivi de trajectoire.
5- Schéma fonctionnel d'un système asservi
Le schéma fonctionnel tente de représenter les relations entre les différentes grandeurs physiques des boucles de régulation. Il sera composé uniquement
des éléments suivants :
Ligne de parcours d'une grandeur physique :
Cette ligne représente le parcours d'une même grandeur physique de la boucle de régulation.
Bloc gain :
Le bloc représente la relation entre deux grandeurs physiques, relation réaliser par un élément de la boucle de régulation :
Sommateur et soustracteur :
Ce bloc représente l'addition ou la soustraction de grandeurs physique de même nature.
Représentation fonctionnelle d'une boucle de régulation
Elle regroupe les diiférents blocs qui constituent les deux chaines d’action et de réaction (chaîne d’informations)
Grandeur physique
Chapitre A5
Leçon A 5 Notions d’asservissement linéaire1- Critères de performance d’un système asservi :
Le choix du correcteur va dépendre des performances attendues du système en boucle fermée. Ces critères sont :
La stabilité :le système est stable si sa sortie évolue indéfiniment sans modification de l'entrée (régime transitoire infini),
La rapidité: c'est le temps que met le système à réagir pour arriver à sa valeur finale, La précision: elle est définie par l'erreur entre la valeur finale souhaitée et celle qui est
réellement atteinte.
Il est alors nécessaire de développer plusieurs types de correcteurs agissant sur les différentes défaillances qui peuvent perturber la qualitéde fonctionnement d’un système asservi. Trois actions sont possibles :
L'action proportionnelle P: elle agit de manière proportionnelle à l'erreur (par exemple, si l'erreur est nulle, cette action est nulle),
L'action intégrale I: elle agit sur l'intégrale de l'erreur,
L'action dérivée D : elle agit de manière proportionnelle à la dérivée de l'erreur.
2- Critère de précision d’un système asservi :
Pour une consigne (valeur demandée ou souhaitée), la sortie observée se stabilise à une valeur finale (régime permanent, valeur finale observée). La précisionest la différence entre ces deux valeurs exprimées en %.
Dans de nombreux exemples on cherchera à minimiser cette différence.
NB :Si la sortie consignée est une constante, l’écart est appelé : ”écart statique”
Activité
Réaliser l’activité N°2 du TP-A50 dans le manuel d’activités
Il s'agit d’utiliser le logiciel “ Correcteur PID ” Pour mettre en évidence le comportement d’une boucle d’asservissement (brancher et débrancher la boucle). Modifier les actions du cor-recteur et analyser les performances vis à vis d’une perturbation.