L'asservissement numérique
L'asservissement numérique, également connu sous le nom de régulation numérique, est une méthode de contrôle utilisée dans de nombreux domaines, tels que l'automatisation industrielle, la robotique, l'électronique, la mécatronique et bien d'autres. Il s'agit d'une technique qui permet de réguler et de contrôler de manière précise et efficace les systèmes dynamiques en utilisant des algorithmes et des calculs numériques. Dans cet article, nous explorerons en détail le concept de l'asservissement numérique, ses composants, son fonctionnement et ses applications.I. Introduction à l'asservissement numérique
Définition de l'asservissement numérique Avantages et caractéristiques de l'asservissement numérique par rapport à l'asservissement analogique
Comparaison des systèmes à boucle ouverte et à boucle fermée
Comparaison des systèmes à boucle ouverte et à boucle fermée
II. Composants de l'asservissement numérique
A. CapteursTypes de capteurs utilisés dans l'asservissement numérique
Caractéristiques et fonctionnement des capteurs
B. Processeur de commande Rôle et fonctionnement du processeur de commande
Types de processeurs utilisés dans l'asservissement numérique
C. Calculateur numériqueFonctionnement et rôle du calculateur numérique dans l'asservissement numérique
Types de calculateurs numériques utilisés
D. ActionneursTypes d'actionneurs utilisés dans l'asservissement numérique
Fonctionnement et caractéristiques des actionneurs
III. Principes de fonctionnement de l'asservissement numérique A. Échantillonnage et conversion analogique-numériqueImportance de l'échantillonnage dans l'asservissement numérique
Techniques de conversion analogique-numérique
B. Traitement du signalMéthodes de traitement du signal utilisées dans l'asservissement numérique
Filtres numériques et techniques de filtrage
C. Algorithme de commandeTypes d'algorithmes de commande utilisés dans l'asservissement numérique
Caractéristiques et applications des algorithmes PID, floue, et de contrôle prédictif
IV. Applications de l'asservissement numérique A. Automatisation industrielleUtilisation de l'asservissement numérique dans les processus de fabrication
Avantages de l'asservissement numérique dans l'automatisation industrielle
B. RobotiqueUtilisation de l'asservissement numérique dans les robots industriels et les robots de service
Contrôle de positionnement et de mouvement des robots
C. Électronique et télécommunicationsUtilisation de l'asservissement numérique dans les systèmes de communication
Applications de l'asservissement numérique dans les systèmes de transmission de données
D. Mécatronique et systèmes embarquésIntégration de l'asservissement numérique dans les systèmes mécatroniques
Utilisation de l'asservissement numérique dans les systèmes embarqués
V. Mise en œuvre pratique de l'asservissement numérique A. Conception du système d'asservissement numériqueÉtapes de conception et de spécification des performances
Choix des composants et des paramètres du système
B. Programmation et mise en œuvre du logiciel de contrôleLangages de programmation couramment utilisés pour l'asservissement numérique
Mise en œuvre de l'algorithme de commande dans le logiciel
C. Validation et ajustement du système d'asservissementTechniques de validation et de réglage des performances du système
Méthodes d'optimisation des performances du système
VI. Limitations et défis de l'asservissement numériqueProblèmes de latence et de temps de réponse
Problèmes de stabilité et de précision
Impact des perturbations et des bruits sur le système
VII. Perspectives futures de l'asservissement numériqueÉvolutions technologiques et avancées en matière d'asservissement numérique
Application de l'asservissement numérique dans de nouveaux domaines
ConclusionRécapitulation des principaux points abordés dans l'article
Importance et avantages de l'asservissement numérique dans divers domaines
Perspectives futures de l'asservissement numérique et son rôle croissant dans la technologie moderne.
Cet article a exploré en détail le concept de l'asservissement numérique, ses composants, son fonctionnement et ses applications dans divers domaines. L'asservissement numérique offre de nombreux avantages par rapport à l'asservissement analogique, notamment une précision accrue, une flexibilité de conception et une meilleure adaptation aux variations des conditions de fonctionnement. En comprenant les principes fondamentaux de l'asservissement numérique, les ingénieurs et les professionnels peuvent développer des systèmes de contrôle sophistiqués et efficaces pour améliorer la performance et l'efficacité des processus industriels et des systèmes automatisés.
STABILITÉ
Un système dynamique linéaire est stable si et seulement si, écarté de sa position d’équilibre par une sollicitation extérieure, le système revient à cette position lorsque la sollicitation a cessé.
Condition de stabilité
Un système linéaire invariant à temps discret est stable si et seulement si tous les pôles de sa fonction de transfert G(z) sont de module strictement inférieur à un (les pôles de G(z) sont situés à l’intérieur du cercle de rayon 1).*
Critère de Jury
Lorsque les coefficients de D(z) sont réels, le critère de Jury permet de conclure sur la stabilité du système sans calculer les racines du dénominateur ou du polynôme caractéristique D(z).
Expression de l'écart:
Soit un système asservis échantillonné
On rappelle qu'étudier la précision d'une boucle d'asservissement, c'est étudier la valeur de l’écart (écart = consigne –mesure) en régime permanent.
Remarques:
Plus l´ordre de l´entrée augmente, plus le nombre d´intégrations nécessaire pour annuler l´erreur permanente augmente.
On peut annuler un écart permanent d’ordre msi et seulement si la classe de la boucle ouverte est au moins égale à m+1.
Lorsque l´erreur est constante, elle est inversement proportionnelle au gain K. Une augmentation de celui-ci entraine une diminutionde l´erreur, cependant cela risque de déstabiliser le système asservi.
De même, l´ajout d`une intégration ou plus dans le but d´annuler l´erreur permanente, entraîne forcément l’augmentation de l´ordre de la fonction de transfert en boucle ouverte, il s´en suit par conséquent une éventuelle instabilité de la boucle fermée.
Caractéristiques et fonctionnement des capteurs
B. Processeur de commande Rôle et fonctionnement du processeur de commande
Types de processeurs utilisés dans l'asservissement numérique
C. Calculateur numériqueFonctionnement et rôle du calculateur numérique dans l'asservissement numérique
Types de calculateurs numériques utilisés
D. ActionneursTypes d'actionneurs utilisés dans l'asservissement numérique
Fonctionnement et caractéristiques des actionneurs
III. Principes de fonctionnement de l'asservissement numérique A. Échantillonnage et conversion analogique-numériqueImportance de l'échantillonnage dans l'asservissement numérique
Techniques de conversion analogique-numérique
B. Traitement du signalMéthodes de traitement du signal utilisées dans l'asservissement numérique
Filtres numériques et techniques de filtrage
C. Algorithme de commandeTypes d'algorithmes de commande utilisés dans l'asservissement numérique
Caractéristiques et applications des algorithmes PID, floue, et de contrôle prédictif
IV. Applications de l'asservissement numérique A. Automatisation industrielleUtilisation de l'asservissement numérique dans les processus de fabrication
Avantages de l'asservissement numérique dans l'automatisation industrielle
B. RobotiqueUtilisation de l'asservissement numérique dans les robots industriels et les robots de service
Contrôle de positionnement et de mouvement des robots
C. Électronique et télécommunicationsUtilisation de l'asservissement numérique dans les systèmes de communication
Applications de l'asservissement numérique dans les systèmes de transmission de données
D. Mécatronique et systèmes embarquésIntégration de l'asservissement numérique dans les systèmes mécatroniques
Utilisation de l'asservissement numérique dans les systèmes embarqués
V. Mise en œuvre pratique de l'asservissement numérique A. Conception du système d'asservissement numériqueÉtapes de conception et de spécification des performances
Choix des composants et des paramètres du système
B. Programmation et mise en œuvre du logiciel de contrôleLangages de programmation couramment utilisés pour l'asservissement numérique
Mise en œuvre de l'algorithme de commande dans le logiciel
C. Validation et ajustement du système d'asservissementTechniques de validation et de réglage des performances du système
Méthodes d'optimisation des performances du système
VI. Limitations et défis de l'asservissement numériqueProblèmes de latence et de temps de réponse
Problèmes de stabilité et de précision
Impact des perturbations et des bruits sur le système
VII. Perspectives futures de l'asservissement numériqueÉvolutions technologiques et avancées en matière d'asservissement numérique
Application de l'asservissement numérique dans de nouveaux domaines
ConclusionRécapitulation des principaux points abordés dans l'article
Importance et avantages de l'asservissement numérique dans divers domaines
Perspectives futures de l'asservissement numérique et son rôle croissant dans la technologie moderne.
Cet article a exploré en détail le concept de l'asservissement numérique, ses composants, son fonctionnement et ses applications dans divers domaines. L'asservissement numérique offre de nombreux avantages par rapport à l'asservissement analogique, notamment une précision accrue, une flexibilité de conception et une meilleure adaptation aux variations des conditions de fonctionnement. En comprenant les principes fondamentaux de l'asservissement numérique, les ingénieurs et les professionnels peuvent développer des systèmes de contrôle sophistiqués et efficaces pour améliorer la performance et l'efficacité des processus industriels et des systèmes automatisés.
STABILITÉ
Un système dynamique linéaire est stable si et seulement si, écarté de sa position d’équilibre par une sollicitation extérieure, le système revient à cette position lorsque la sollicitation a cessé.
Condition de stabilité
Un système linéaire invariant à temps discret est stable si et seulement si tous les pôles de sa fonction de transfert G(z) sont de module strictement inférieur à un (les pôles de G(z) sont situés à l’intérieur du cercle de rayon 1).*
Critère de Jury
Lorsque les coefficients de D(z) sont réels, le critère de Jury permet de conclure sur la stabilité du système sans calculer les racines du dénominateur ou du polynôme caractéristique D(z).
Expression de l'écart:
Soit un système asservis échantillonné
On rappelle qu'étudier la précision d'une boucle d'asservissement, c'est étudier la valeur de l’écart (écart = consigne –mesure) en régime permanent.
Remarques:
Plus l´ordre de l´entrée augmente, plus le nombre d´intégrations nécessaire pour annuler l´erreur permanente augmente.
On peut annuler un écart permanent d’ordre msi et seulement si la classe de la boucle ouverte est au moins égale à m+1.
Lorsque l´erreur est constante, elle est inversement proportionnelle au gain K. Une augmentation de celui-ci entraine une diminutionde l´erreur, cependant cela risque de déstabiliser le système asservi.
De même, l´ajout d`une intégration ou plus dans le but d´annuler l´erreur permanente, entraîne forcément l’augmentation de l´ordre de la fonction de transfert en boucle ouverte, il s´en suit par conséquent une éventuelle instabilité de la boucle fermée.