Séquence 8 : Double commande moteur

Expérimenter, Modéliser et Résoudre pour déterminer les performances globales d’un système linéaire continu invariant

Modélisation de l'asservissement de la vitesse de rotation du moteur

Modélisation

Donner, dans sa généralité, le schéma-blocs organique d'un système asservi.

Justifier que l'on puisse se ramener à ce schéma-blocs ci-dessous :


Image manquante
Cliquer sur l'image pour l'agrandir

La première chose à faire est de fermer la connexion en cliquant sur ON de Connexion au port série de Contrôle de l'application. L'interrupteur commute alors sur OFF.


Image manquante Image manquante


Une led orange doit s'éteindre sur la platine.


Si vous ne réalisez pas cette étape, par la suite vous pourriez avoir des problèmes de communication.

Pour l'identification des composants de gain inconnu (hacheur, capteur, etc.), nous utiliserons l'asservissement en vitesse par le port série bien plus rapide que par le port réseau. Pour cela,

  • Cliquer sur Ouvrir de Asservissement en vitesse série (acquisition rapide)

Image manquante


Noter que par la suite, il est possible de passer directement d’une application à une autre en utilisant la zone Applications intégrée dans chaque tableau de bord.


Image manquante

La procédure est la suivante :

  • Si cela n'est pas déjà fait, commuter sur ON le bouton de connexion au port série
  • Choisir une durée d’acquisition de 0.9 s
  • Choisir un signal de type Rectangle avec une amplitude de 40 rad/s et un délai avant le démarrage de 50 ms
  • Régler le correcteur PID en correcteur proportionnel
    • \( Kp = 0.1 \)
    • \( Ki = 0 \)
    • \( Kd = 0 \)
  • Commuter le bouton du générateur de signal sur ON

Image manquante

Identifier le gain \( Kautre \) à partir de la mesure

  • la tension de commande \( u(t) \)
  • la vitesse de rotation du motoréducteur \( \omega_{mr}(t) \)

et à partir des informations

  • la vitesse de rotation de consigne du motoréducteur \( \omega_c(t) \)
  • du gain du correcteur \( K_p \)

Compléter votre schéma bloc.

  • Utiliser le fichier Image manquante conversionAsservissementEnVitesse_Serie.py (pour scilab ou pour MatLab) pour convertir les résultats en données compatibles le modèle causal choisi.
  • Ouvrir votre modèle causal et saisir vos constantes caractéristiques

Valider votre modèle

Commenter les écarts constatés

Amélioration / dégradation du comportement

En vue d’analyser les performances (la stabilité, la robustesse, la rapidité et la précision) avec ou sans l’effet de la perturbation de couple extérieur au motoréducteur, lancer des échelons de vitesse avec l'acquisition des courbes de vitesse, pour chacune des situations ci-dessous :

Situation \(Kp\) \(Ki\) \(Kd\) couple extérieur Nom du fichier
Correction proportionnelle
sans perturbation		 0.05 0 0 Désactivé kp005ki000cr000.csv
0.1 kp010ki000cr000.csv
0.2 kp020ki000cr000.csv
0.4 kp040ki000cr000.csv
Correction proportionnelle
avec perturbation		 0.05 0 0 Activé kp005ki000cr001.csv
0.1 kp010ki000cr001.csv
0.2 kp020ki000cr001.csv
0.4 kp040ki000cr001.csv
Correction proportionnelle intégrale
sans perturbation		 0.1 0.1 0 Désactivé kp010ki001cr000.csv
2 kp010ki020cr000.csv
10 kp010ki100cr000.csv
Correction proportionnelle intégrale
avec perturbation		 0.1 0.1 0 Activé kp010ki001cr001.csv
2 kp010ki020cr001.csv
10 kp010ki100cr001.csv

Pour cela, dans l'application Asservissement en vitesse série (acquisition rapide),

  • Si cela n'est pas déjà fait, commuter sur ON le bouton de connexion au port série
  • Choisir une durée d’acquisition de 2.25 s
  • Choisir un signal de type Rectangle avec
    • un offset de 0 rad/s
    • une amplitude de 40 rad/s
    • une fréquence de 0.5 Hz
    • un rapport cyclique de 80%
    • un délai avant le démarrage de 500 ms
  • Régler le correcteur PID selon les différentes situations ci-dessus.
  • Régler la consigne de couple à -0.01 N.m que l'on activera selon les besoins
  • Commuter le bouton du générateur de signal sur ON quand vous êtes prêt
  • Enregistrer l'expérience sous le nom du fichier imposé.

Image manquante

Afficher les courbes dans la situation Correction proportionnelle avec et sans perturbation.

Commenter l'évolution des performances au cause de la présence de la perturbation.

Afficher les courbes dans la situation Correction proportionnelle

Commenter l'évolution des performances grâce l'augmentation du gain du correcteur proportionnel.

Afficher les courbes dans la situation Correction proportionnelle intégrale.

Commenter l'évolution des performances grâce à l'introduction de l'intégrateur dans le correcteur proportionnel.

Le cours à venir sur les correcteurs fera la synthèse de vos observations.

A la suite de ce cours, nous irons plus loin en proposant et en mettant en œuvre une démarche de réglage d’un correcteur.