Comportement d’un système asservi (Tle)

Introduction

Il existe pour tout système technique une relation entre les grandeurs d’entrées (la ou les commandes) et les grandeurs de sortie (les actions). On représente un système technique et ses interconnexions par des schémas blocs.

Système en boucle ouverte

Un système en boucle ouverte n'a aucun retour d’information sur la sortie. Des écarts peuvent donc apparaitre entre la valeur de commande et la sortie.

L’utilisateur doit adapter en permanence la valeur de la consigne sans garantie de maintenir au niveau souhaité la grandeur physique en sortie.

• Avantage : systèmes très simples à mettre en œuvre
• Inconvénients :
  • Correction difficile. Obligation de réajuster « manuellement » la commande pour modifier la sortie. 
  • Sensibilité aux perturbations qui, à tout instant, peuvent affecter la sortie. Ex : ouverture d’une fenêtre dans une pièce chauffée.

Système en boucle fermée

Dans un système asservi, ou en « boucle fermée », on installe une boucle de retour pour corriger les écarts de la sortie. On compare la grandeur de sortie (connue grâce au capteur) à une valeur de consigne (rôle du comparateur) et on corrige la valeur de l'entrée du système (rôle du correcteur). 

Il n'est pas nécessaire d'asservir un système si son comportement est bien connu et s'il n'y a pas de perturbations. La boucle fermée permet de tenir compte de perturbations et améliore les performances du système.

Le comportement intrinsèque d’un système est caractérisé par une fonction mathématique appelée « fonction de transfert ». On en déduit son comportement lors d’une consigne : stabilité, précision et rapidité.

• Stabilité : caractéristique impérative. Pour une consigne donnée, la réponse doit être stable quels que soient les perturbations, les variations des paramètres (température, usure…). L'instabilité est due à la présence d'une boucle de retour (un système en boucle ouverte ne peut être instable).
• Rapidité : temps après lequel la valeur de consigne sera atteinte (à 5 % près).
• Précision : écart entre la consigne et la sortie en régime permanent : elle augmente avec le gain statique et est liée à la présence d'intégrateurs.

Afin d’améliorer les performances d’un système asservi, on ajoute, dans la chaîne directe, un élément appelé correcteur.

Le type de correcteur le plus courant est appelé PID (Proportionnel, Intégral, Dérivé).

Ce sont trois réglages qui doivent être ajustés pour obtenir les meilleures performances. 

Il s’agira toujours de trouver le meilleur compromis puisque l’action d’un réglage pour améliorer un comportement peut dégrader les autres.