Les principaux éléments de l'automatique continue

Automatique continue 

L'automatique continue, également connue sous le nom de régulation continue, est une branche de l'automatique qui se concentre sur le contrôle de systèmes dynamiques en temps réel. Contrairement à l'automatique discrète, qui se concentre sur le contrôle de systèmes à événements discrets, l'automatique continue traite des systèmes dont les variables évoluent de manière continue dans le temps.
L'automatique continue utilise des techniques mathématiques et des algorithmes pour concevoir des systèmes de contrôle qui ajustent continuellement les variables d'un système dynamique afin de maintenir un comportement souhaité. Ces systèmes peuvent être utilisés dans une grande variété d'applications, allant des processus industriels aux systèmes de contrôle de vol d'avions.

Les principaux éléments de l'automatique continue:

Systèmes dynamiques 

Les systèmes dynamiques sont des systèmes qui évoluent dans le temps en fonction de l'état des variables qui les définissent. Ces variables peuvent être continues, telles que la température ou la vitesse, ou discrètes, telles que les positions ou les niveaux de signaux.

Capteurs et actionneurs 

 Les capteurs sont utilisés pour mesurer les variables du système en temps réel, tandis que les actionneurs sont utilisés pour ajuster les variables du système en fonction des signaux de commande reçus.

Contrôleurs 

Les contrôleurs sont des dispositifs qui traitent les signaux de mesure provenant des capteurs, les comparent aux valeurs de référence et génèrent des signaux de commande pour les actionneurs afin de maintenir le système dans un état souhaité.

Algorithmes de contrôle 

 Les algorithmes de contrôle sont des techniques mathématiques utilisées pour calculer les signaux de commande en fonction des mesures de l'état du système. Ils peuvent être basés sur des approches classiques telles que le contrôle proportionnel-intégral-dérivé (PID), ou sur des méthodes plus avancées telles que le contrôle optimal ou le contrôle adaptatif.

Analyse et optimisation 

L'analyse des performances du système et l'optimisation des paramètres de contrôle sont des étapes essentielles de l'automatique continue. Cela permet de s'assurer que le système fonctionne de manière optimale, en atteignant les objectifs de performance tout en respectant les contraintes spécifiques.
L'automatique continue offre de nombreux avantages, tels que l'amélioration de la précision, de la stabilité et de la réactivité des systèmes, ainsi que la réduction de la charge de travail humaine nécessaire pour les contrôler. Elle est largement utilisée dans de nombreux domaines, notamment l'industrie, les transports, l'énergie et les systèmes de contrôle de processus.

En résumé, l'automatique continue est une discipline de l'automatique qui se concentre sur le contrôle en temps réel de systèmes dynamiques en utilisant des capteurs, des actionneurs, des contrôleurs et des algorithmes de contrôle. Elle joue un rôle crucial dans l'amélioration de l'efficacité, de la précision et de la stabilité des systèmes dans une variété d'applications.  C’est aussi celui de traiter l’information et de prendre des décisions. Ses domaines d’application sont aussi nombreux que variés : mécanique, électromécanique, électronique, thermique, biotechnologie, industrie spatiale, industries de transformation, économie, ...Composante des systèmes techniques, son étude est essentielle pour appréhender les sciences industrielles.

    Les asservissements (ou systèmes asservis, en abrégé SA) constituent la branche de l’automatique qui traite les phénomènes physiques sous forme analogique (évolution continue des variables d’un système isolé).
On distinguera deux types de systèmes :
    • Les systèmes non bouclés pour lesquels aucun contrôle de l’exécution de la commande n’est réalisé. Si des phénomènes parasites perturbent le comportement du système aucune réaction compensatoire ne peut être automatiquement réalisée. On parle alors de système en boucle ouverte (BO).
    • Les systèmes bouclés pour lesquels un contrôle de l’exécution est fait par rétroaction de la sortie du système sur son entrée. Ce sont les SA. On parle de système en boucle fermée (BF).
Un système est dit asservi lorsqu’une grandeur de sortie suit aussi précisément que possible les variations de la grandeur d’entrée (ordre ou consigne) quelque soient les effets perturbateurs extérieurs.
    On peut classer les systèmes asservis de deux manières suivant le type d’entrée de référence :
Lorsque la consigne est indépendante du temps le système est dit régulateur.
Exemples : la régulation de température d’un local, la régulation de la vitesse de rotation d’un lecteur de disquettes, la régulation du débit d’une vanne.
     Lorsque la consigne dépend du temps, on parle d’asservissement ou de système suiveur.
Exemples : les asservissements de position des bras de robots, les asservissements de position d’axe d’un machine outil à commande numérique (MOCN), les asservissements de position d’une antenne radar.
    On peut également classer les SA à l’aide du signal traité par leur commande
• Les systèmes asservis continus gèrent des signaux analogiques ;
• Les systèmes asservis échantillonnés gèrent des signaux discrets ou échantillonnés c’est–à–dire des signaux découpés tels qu’entre deux instants d’échantillonnage, la chaîne d’action soit soumise à une consigne constante.
    Lorsqu’un calculateur numérique est utilisé pour la commande d’un SA continu, les informations échantillonnées en provenance du calculateur sont converties en informations continues grâce à un convertisseur numérique/analogique (CNA). En retour, les informations continues en provenance du procédé doivent être converties en signaux numériques par un système appelé convertisseur numérique/analogique (CAN).

Schémas fonctionnels des SA

    Il est commode de représenter graphiquement un SA à l’aide de diagrammes fonctionnels ou schémas blocs. Les « briques » de la construction sont :
– le rectangle (1) qui représente un élément ou groupe d’éléments du système,
– la flèche (2) qui représente une grandeur physique entrant ou sortant d’un élément,
– le comparateur (3) ou le sommateur (4) qui soustraie ou ajoute une même grandeur physique,
– le branchement (5) qui représente un prélèvement d’information.

A partir de ces éléments, on peut construire schématiquement un SA sous la forme :
On fait ainsi apparaître les grandeurs caractéristiques suivantes :

E grandeur d’entrée appelée consigne ou référence qui définit la grandeur de sortie à atteindre ;

S grandeur de sortie qui est la variable caractéristique de l’état (vitesse, position, température,...) du système ;

S’ mesure de la sortie. Cette grandeur est fournie par la chaîne de réaction. Elle doit impérativement être de même nature physique que la consigne pour pouvoir lui être comparée ;

erreur ou écart. Elle est fournie par le comparateur ou détecteur d’écart et est proportionnelle à la différence E - S’ et éventuellement de nature différente.