La mise au point d'un régulateur numérique pour un moteur à courant continu

Résumé du document

Exigences du cahier des charges :

1. Lorsque le banc est mis sous tension, la lame doit atteindre sa vitesse nominale en 5 secondes.

2. La vitesse de rotation de la charge doit être régulée à 45 tours/min.

3. Lorsqu'une perturbation, correspondant au découpage d'une plaque, arrive à la vitesse doit être rétablie à la valeur de consigne en moins d'un quart de tour de lame, soit 33ms (...)

Extraits

[...] f C 30 Hz Et on a alors la période d'échantillonnage : Te = 1 = 033sec fs Transformée en Z On calcule nos correcteurs en remplaçant P par C1( z ) = : z.( + Te) 075.( z C z ) = 14 z z.Te z.( + Te) z.(1 + Te) 1 Mise au point d'un régulateur numérique pour moteur à courant continu Modèle Matlab On utilise comme période d'échantillonnage Te pour le BOZ et les Quantizer. Pour les quantizer, on utilise comme intervalle 1/28 car la carte numérique travaille sur 8 bits. Courbe Matlab : Là aussi, la courbe nous montre que les conditions du cahier des charges sont bien respectées Mise au point d'un régulateur numérique pour moteur à courant continu VI. [...]

[...] Aussi, on a fait appel à des connaissances en rapport avec plusieurs disciplines : mécanique, automatique analogique et numérique, et informatique. Ce qui nous a amené à mieux appréhender ce que pouvait être le métier d'ingénieur. Egalement le fait de travailler sur un modèle Matlab puis sur un moteur réel nous a montré les avantages de disposer de l'outil informatique, et les différences qu'il peut y avoir entre ce modèle et le moteur réel : contraintes de saturation de la carte numérique, état du moteur, etc Enfin le fait d'obtenir un résultat convenant aux spécifications du cahier des charges nous a apporté une certaine satisfaction, même si cela a pris un peu plus de temps que prévu. [...]

[...] 10-7 kg.m2 Génératrice tachymétrique Nous savons qu'elle peut être représentée par un système du premier ordre, dont la constante de temps est négligeable devant les constantes de temps des autres parties du système. La réponse du tachymètre est donc représentée par un gain kt. La documentation fournie nous permet de calculer ce gain, en effet pour une vitesse ωm de 1000 tr/min (104,7 rad/s), la tension Ut est égale à 5,2V. Et ωm.kt = Ut kt = Mise au point d'un régulateur numérique pour moteur à courant continu Mise en gradient La réponse de la mise au gradient peut être représentée par une fonction proportionnelle de gain kg. [...]

[...] Lorsque le banc est mis sous tension, la lame doit atteindre sa vitesse nominale en 5 secondes La vitesse de rotation de la charge doit être régulée à 45 tours/min Lorsqu'une perturbation, correspondant au découpage d'une plaque, arrive, la vitesse doit être rétablie à la valeur de consigne en moins d'un quart de tour de lame, soit 33ms Mise au point d'un régulateur numérique pour moteur à courant continu II. Etude théorique On peut diviser le système sur lequel on travaille en quatre parties qui sont l'amplificateur, le moteur, la génératrice tachymétrique et la mise au gradient. [...]

[...] Formules et coefficients On récapitule grâce à un schéma les variables à utiliser dans le programme : Puis on définit les formules et coefficients à utiliser : Sortie0 = + Te .Epsilon0 .Epsilon1 + Sortie ConsigneF 0 = + Te .Consigne0 .Consigne1 + .ConsigneF + Te 1 + Te 1 + Te Epsilon0 = ConsigneF 0 tData 16 Mise au point d'un régulateur numérique pour moteur à courant continu Algorithme Avant de coder, on établit un algorithme : Initialisation des données Relever valeurs de tData et Consigne0 Calcul de ConsigneF0 Calcul de Epsilon0 Calcul de Sortie0 Transmission du résultat Mémorisation des résultats Attendre pendant Te 17 Mise au point d'un régulateur numérique pour moteur à courant continu Programmation Delphi Enfin voici les parties du programme que l'on a codées sous Delphi : Initialisations : sortie0 2.5 ; sortie1 2.5 ; epsilon1 On initialise les valeurs en mettant des epsilon0 valeurs en sortie correspondantes au consigne0 2.5 ; point de fonctionnement nominal consigne1 2.5 ; consigneF1 consigneF0 Calculs et régulation : function TForm1.Treat(tData: double): double; const Te=1/30; begin consigneF0:= 0.033 +Te)/(1+Te))*consigne0 ( 0.033 /(1+Te))*consigne1+1/(1+Te)*consigneF1; epsilon0:=consigneF0-tData ; sortie0:=(( 0.0684 0.075 ))*epsilon0( 0.0684 / 0.075 )*epsilon1+sortie1 ; if sortie05 then sortie0 2.5 else result :=sortie0 ; sortie1:=sortie0; epsilon1:=epsilon0; consigneF1:=consigneF0; consigne1:=consigne0; end; 18 Calcul de la consigne précompensée Calcul de l'erreur Calcul de la sortie On établit des valeurs limites pour palier à la saturation de la carte numérique Mémorisation des résultats Mise au point d'un régulateur numérique pour moteur à courant continu VII. Conclusion Ce TP nous a permis de mener un projet d'automatique numérique semblable à un projet que l'on pourrait trouver en entreprise. Nous avons du passer par des étapes initiales et primordiales de planification du travail et de synthèse du cahier des charges. Et il a fallu que nous identifions les parties du moteur sur lesquelles nous devions travailler. [...]