Dynamique et contrôle
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Il y a des exemples de contrôleurs à rétroaction partout. Il y a 3 éléments essentiels d’un système de contrôle à rétroaction.
- Actuateur qui manipule et provoque une action
- Capteur qui mesure la réponse
- Contrôleur qui ajuste l’actionneur en réponse à la mesure
Le contrôleur reçoit la mesure du capteur et la compare à la cible (point de consigne) pour déterminer quel ajustement est nécessaire à l’actionneur. Certains actionneurs sont binaires comme ON/OFF tandis que d’autres sont continus comme le pourcentage d’ouverture (0-100%). Voici quelques exemples de contrôleurs à rétroaction.
Exemple 1 : Contrôle de la température d’un bâtiment
Un exemple bien connu de contrôleur est le contrôle de la température d’un bâtiment en hiver comprend un chauffage (actionneur), un capteur (thermistance de température) et un contrôleur (thermostat). Le contrôleur allume le chauffage lorsque la température descend en dessous d’un certain niveau et éteint le chauffage lorsque la température monte au-dessus d’un certain niveau. Une variable perturbatrice peut être un changement de la température de l’air extérieur ou un changement de la température intérieure dû à l’ouverture d’une porte.
| Élément | Contrôle de la température |
| Actuateur | Valve ou interrupteur dans l’appareil de chauffage, Combustible vers le four |
| Point de consigne du contrôleur | Température souhaitée à l’intérieur |
| Capteur | Capteur de température tel qu’un thermocouple ou une thermistance |
| Perturbation | Ouverture des portes, vent, température extérieure |
Exemple 2 : Contrôle de la vitesse d’une automobile
Considérez une automobile avec un régulateur de vitesse automatique. Le conducteur peut régler le point de consigne de la vitesse pour le contrôleur. Le contrôleur ajuste la position de la pédale d’accélérateur (actionneur) en réponse aux changements de la lecture du compteur de vitesse (capteur). Une variable de perturbation peut être une colline ou un vent qui s’approche et qui provoquerait une déviation de la vitesse par rapport au point de consigne souhaité.
| Elément | Contrôleur de vitesse |
| Actuateur | Position de la pédale de gaz, Carburant au moteur |
| Point de consigne du contrôleur | Vitesse souhaitée (mph ou km/sec) |
| Capteur | Speedomètre, vitesse mesurée |
| Dérangement | Collines, vent, autres voitures |
Schéma du processus
Un schéma de processus peut être augmenté de cercles qui révèlent le type de transmetteur ou de contrôleur.
Deux lettres dans le nom du cercle indiquent la quantité mesurée et si c’est un transmetteur ou un contrôleur.
| Mesure (Lettre 1) | Description |
| A | Analyseur (mole ou fraction de masse) |
| C | Concentration |
| F | Débit |
| I | Courant |
| L | Niveau |
| P | Pression |
| R | Résistance |
| S | Vitesse |
| T | Température |
| V | Vibration |
| X | Divers |
| Appareil (Lettre 2) | Description |
| C | Contrôleur |
| E | Elément |
| I | Indicateur |
| M | Moteur |
| S | Switch |
| T | Transmetteur/Transducteur |
| V | Valve |
| X | Divers |
| Z | Dispositif de sécurité |
Le schéma ci-dessus comporte un FT=transmetteur de débit, PT=transmetteur de pression, PC=contrôleur de pression, FC=contrôleur de débit, et FT=transmetteur de débit. Le FT/FC et le PT/PC forment tous deux des boucles de rétroaction car ils mesurent et contrôlent la même quantité. Le FC reçoit un point de consigne du PC supérieur pour créer un régulateur en cascade de deux boucles de rétroaction. Le FT supérieur mesure une perturbation de la pression et fournit un élément d’anticipation à la régulation de la pression. Les contrôleurs à action directe et en cascade sont ajoutés pour rejeter des perturbations supplémentaires et sont plus avancés que la commande à rétroaction commune.
Schémas-blocs
Les schémas-blocs montrent les blocs d’un système de commande avec les interconnexions qui déterminent la direction et les connexions des entrées et des sorties. Un système de commande à rétroaction se compose d’un capteur, d’un actionneur et d’un contrôleur qui sont connectés avec des informations circulant dans une boucle. La boucle est créée par le capteur qui fournit des informations au contrôleur. Le contrôleur modifie la sortie du contrôleur qui modifie alors le processus. Le processus est mesuré à nouveau et le cycle se répète.
Les schémas-blocs sont différents d’un diagramme de processus en ce sens qu’il s’agit d’un diagramme du flux d’information, pas nécessairement de la façon dont les pièces d’équipement sont placées physiquement.
Terminologie du contrôle
Il existe une terminologie différente lorsqu’on parle de contrôleurs communs tels que le contrôle proportionnel intégral dérivé (PID) ou de contrôleurs avancés tels que le contrôle prédictif de modèle (MPC). Vous trouverez ci-dessous un tableau présentant une partie de la terminologie et des abréviations associées.
| Élément | Commande commune (PID) | Commande avancée (MPC) | |
| Actuateur | Sortie du contrôleur (CO) ou sortie (OP) | Variable manipulée (MV) | |
| Contrôleur | Point de consigne. (SP) | Point de consigne (SP) ou plage (SPHI/SPLO) | |
| Capteur | Variable du processus (PV) | Variable contrôlée (CV) | Variable contrôlée (CV) contrôlé (CV) |
| Disturbance | Variable de perturbation (DV) | Variable de perturbation (DV) |
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