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                                                                 Ouvrage de Référence



         Discipline: Automatique I

                                              Mekki KSOURI
                                              Professeur à l'École Nationale d'Ingénieurs de Tunis

                           ESPRIT 2010-2011   Pierre BORNE
                                              Professeur à l'École Centrale de Lille




                     Logiciel de Base                                 Contenu du Cours
                                                  Chapitre I
                                                                                       Introduction
                                                  Chapitre II
                                                     Représentation Fréquentielle Des Systèmes Continus
                                                            Linéaires : Transformée De Laplace
                                                  Chapitre III
                                                      Étude Temporelle Des Systèmes Continus Linéaires
                                                  Chapitre IV
                                                         Approche Harmonique Des Systèmes Linéaires
                                                  Chapitre V
                                                       Analyse Des Systèmes Asservis Linéaires Continus

http://www.mathworks.com




                                                                                                                  1
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                    Introduction                                 Introduction                           2.
                                                                                                             linéaires
                                                                                                             Systèmes asservis
                                                                                                        3.   Applications

Plan du Chapitre:                                                     SYSTÈMES CONTINUS
                                                                          LINÉAIRES
           1. Systèmes continus linéaires
                                                                 Les Systèmes Continus Linéaires sont des
                                                                 systèmes dont l'évolution peut être décrite par un
           2. Systèmes asservis                                  système d'équations différentielles à coefficients
                                                                 constants.
           3. Applications
                                                                      ∑         ∗      =∑          ∗             avec(m<n)




                                       1.   Systèmes continus                                           1.   Systèmes continus
                                            linéaires                                                        linéaires
Introduction                           2.   Systèmes asservis    Introduction                           2.   Systèmes asservis
                                       3.   Applications                                                3.   Applications


                        Ensemble d’éléments, en interaction
    Systèmes                                                         Systèmes               continus
                        dynamique organisés pour satisfaire
                        un besoin et atteindre un objectif.

     Un système peut posséder plusieurs entrées (causes) et            Un système est continu, par opposition à un système
     plusieurs sorties (effets). Il est représenté par un bloc         discret, lorsque les variations des grandeurs physiques
     contenant le nom du système.                                      sont définies à chaque instant (ils sont caractérisés par
                                                                       des fonctions continues).

                                                                       On parle aussi dans ce cas de système analogique.
            e1(t)
            e(t)          Système           s(t)
            en(t)




                                                                                                                                           2
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                             1.   Systèmes continus                                      1.   Systèmes continus
Introduction                 2.
                                  linéaires
                                  Systèmes asservis
                                                       Introduction                      2.
                                                                                              linéaires
                                                                                              Systèmes asservis
                             3.   Applications                                           3.   Applications



  Systèmes        Continus                 Linéaires       Systèmes           Continus                 Linéaires


                                                           Proportionnalité
 Un système est dit linéaire si la fonction
 qui décrit son comportement est elle-
 même linéaire. Cette dernière vérifie alors
 les principes de proportionnalité et de
 superposition.




                             1.   Systèmes continus                                      1.   Systèmes continus
Introduction                 2.
                                  linéaires
                                  Systèmes asservis
                                                       Introduction                      2.
                                                                                              linéaires
                                                                                              Systèmes asservis
                             3.   Applications                                           3.   Applications

                                                       Invariance dans le temps:
  Systèmes        Continus                 Linéaires


  Superposition
                                                       Un système est dit invariant si on suppose que les
                                                       caractéristiques du système (masse, dimensions,
                                                       résistance, impédance, ...) ne varient pas au cours
                                                       du temps ("le système ne vieillit pas").




                                                                                                                           3
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                                  1.   Systèmes continus                                               1.        Systèmes continus
                                       linéaires                                                                 linéaires
Introduction                      2.   Systèmes asservis   Introduction                                2.        Systèmes asservis
                                  3.   Applications                                                    3.        Applications

                                                              Régulation et asservissement

                                                                  Régulation :
                                                           On appelle régulation, un système asservi qui doit maintenir
                                                           constante la sortie conformément à la consigne (constante)
                                                           indépendamment des perturbations.
                                                           Ex: Régulation de température

                                                                  Asservissement :
                                                           On appelle asservissement, un système asservi dont la sortie doit
                                                           suivre le plus fidèlement possible la consigne(consigne variable).
                                                           Ex: suivi de trajectoire




                                                                                                       1.        Systèmes continus
                                  1.   Systèmes continus
                                                                                                                 linéaires
Introduction                      2.
                                       linéaires
                                       Systèmes asservis
                                                           Introduction                                2.        Systèmes asservis
                                                                                                       3.        Applications
                                  3.   Applications

 Exercice d’Application (1/ 4)                                Exercice d’Application (2/ 4)                 (Extrait de l’ouvrage de référence)


 Si s1(t) est solution de l’équation:


 ∑                                                         On lui applique successivement, à conditions initiales nulles les
          ∗         =∑        ∗              avec(m<n)
                                                           entrées suivantes :


              Que peut-on dire de s1(t-τ)?

                                                                                     Calculer les sorties?




                                                                                                                                                          4
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                                    1.     Systèmes continus                                                 1.    Systèmes continus
                                           linéaires                                                               linéaires
Introduction                        2.     Systèmes asservis        Introduction                             2.    Systèmes asservis
                                    3.     Applications                                                      3.    Applications


 Exercice d’Application (3/ 4)                                         Exercice d’Application (4/ 4)

                                                                                        Filtre Passe Bas


                    x1(t)   x2(t)               x3(t)




          Déterminer la loi de mouvement                                                                 1. Déterminer la tension capacitive pour
                                                                 Ve(t) est un signal sinusoïdal,            une entrée de fréquence fixe.
                 de la sortie x3(t).                             d’amplitude E et de fréquence F.        2. Déterminer cette tension pour une
                                                                 réglable                                   entrée de fréquence variable.




Conclusions à Tirer:                                                Chapitre II

    Possibilité d’avoir d’autres domaines de
                                                                      Représentation Fréquentielle Des Systèmes
   représentation d’un signal:
                                                                     Continus Linéaires : Transformée De Laplace
                 Temporel, Fréquentiel, etc.
                                                                          1.    Définition
   Caractériser un système
                                                                          2.    Propriétés de la transformée de Laplace
 Rapport Sortie-Entrée     ≡             Fonction de Transfert            3.    Transformées de Laplace des signaux usuels
                                            Entrée      Sortie            4.    Fonction de transfert

    Analyser un système




                                                                                                                                                            5
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                                                                                       Plan du Chapitre:

                             CHAP II                                                   1.    Définition
                                                                                       2.    Propriétés de la transformée de Laplace
        REPRÉSENTATION FRÉQUENTIELLE                                                   3.    Transformées de Laplace des signaux usuels
       DES SYSTÈMES CONTINUS LINÉAIRES                                                 4.    Fonction de transfert
           TRANSFORMÉE DE LAPLACE

                                                                           21                                                                                         22




                                                    1.   Définition                                                                          1.   Définition
                                                    2.   Propriétés                                                                          2.   Propriétés
Transformée de Laplace                              3.   Transformées de Laplace
                                                         des signaux usuels
                                                                                    Transformée de Laplace                                   3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                                                  des signaux usuels
                                                    4.   Fonction de transfert                                                               4.   Fonction de transfert



  Définition:                                                                          Propriétés:
  Elle permet une représentation simplifiée des systèmes                               • Linéarité:           L ( αx(t ) + βy(t)) = αX ( p) + βY ( p)
 linéaires dont l'évolution est régie par une équation
 différentielle.                   ∞                                                  • Dérivation:
                                                      − pt
                V ( p) =    L ( v(t)) =     ∫ v(t)e          dt
                                                                                   L ( x ( k )(t)) = p k X ( p) − p k −1 x(0 + ) − p k −2 x (1) (0 + ) − L − x ( k −1) (0 + )
                                            0
 Transformée inverse:                                                                  • Intégration:
                                           + j∞                                                                            t
                                                                                                                                     
                v(t ) =   L-1 (V ( p)) =                pt
                                             ∫ V ( p ) e dp                                                          L  ∫ x(λ )dλ  = X ( p)
                                                                                                                                  
                                                                                                                                          p
                                           − j∞                                                                             0

                                                                           23                                                                                         24




                                                                                                                                                                                        6
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                                                          1.   Définition                                                           1.   Définition
                                                          2.   Propriétés                                                           2.   Propriétés
Transformée de Laplace                                    3.   Transformées de Laplace
                                                               des signaux usuels
                                                                                            Transformée de Laplace                  3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                                         des signaux usuels
                                                          4.   Fonction de transfert                                                4.   Fonction de transfert



  Propriétés:                                                                                 Transformées des signaux usuels:
 • Théorème de la valeur initiale: x(0 + ) = lim pX ( p)
                                                               p →∞
                                                                                             Les signaux les plus utilisés en automatique sont
 • Théorème de la valeur finale: lim x(t ) = lim pX ( p)
                                 t →∞        p →0
                                                                                             • l'impulsion de Dirac
                                                                                             • l'échelon de position,
 • Retard T:             L ( x(t − T)) = e   − pT
                                                    X ( p)
                                                                                             • l'échelon de vitesse ou rampe
                                ∞                         ∞
                                                                                         • la sinusoïde.
 • Convolution: L  ∫ x(τ ) y(t − τ )dτ  = L  ∫ y(τ ) x(t − τ )dτ  = X ( p)Y ( p )
                                                                 
                               0                       0               
                                                                                       25                                                                  26




                                                          1.   Définition                                                           1.   Définition
                                                          2.   Propriétés                                                           2.   Propriétés
Transformée de Laplace                                    3.   Transformées de Laplace
                                                               des signaux usuels
                                                                                            Transformée de Laplace                  3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                                         des signaux usuels
                                                          4.   Fonction de transfert                                                4.   Fonction de transfert



 Impulsion de Dirac δ(t–t0):                                                                 Echelon:
 d(t) = 0 si t ≠ 0 ,                                                                         Notons Γ(t) l'échelon d'amplitude unité à l'instant
                                                                                             t = 0:
  +∞
                                                                                                    Γ(t) = 0 pour t < 0
   ∫ δ (t )dt = 1
  −∞                                                                                                Γ(t) = 1 pour t ≥ 0

       L( δ (t)) = 1                                                                                           L( Γ (t)) = Γ( p) = 1
                                                          L( δ (t − t )) = e
                                                                      0
                                                                               −t0 p
                                                                                                                                     p
                                                                                       27                                                                  28




                                                                                                                                                                           7
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                                 1.   Définition                                                             1.   Définition
                                 2.   Propriétés                                                             2.   Propriétés
Transformée de Laplace           3.   Transformées de Laplace
                                      des signaux usuels
                                                                Transformée de Laplace                       3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                  des signaux usuels
                                 4.   Fonction de transfert                                                  4.   Fonction de transfert



 Echelon retardé:                                                Réponse indicielle unitaire d'un processus:
                                                                 C’est la réponse à une entrée de type échelon unité en
                                                                 partant de conditions initiales nulles.
                                                  −t0 p
                              L ( Γ(t − t )) = e
                                         0
                                                 p
                                                                                        SYSTÈME




                                                          29                                                                        30




                                 1.   Définition                                                             1.   Définition
                                 2.   Propriétés                                                             2.   Propriétés
Transformée de Laplace           3.   Transformées de Laplace
                                      des signaux usuels
                                                                Transformée de Laplace                       3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                  des signaux usuels
                                 4.   Fonction de transfert                                                  4.   Fonction de transfert


 Rampe:                                                          Signal sinusoïdal:
              v(t) = 0 pour t < 0
              v(t) = a.t pour t ≥ 0                                               v(t) = 0 pour t < 0
                                                                                  v(t) = sin(w t) pour t > 0

                                                                                                    ω
                                                                                   L ( v (t)) =
                                                                                                  p2 + ω 2


                                                          31                                                                        32




                                                                                                                                                    8
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                                                        1.   Définition                                                                   1.   Définition
                                                        2.   Propriétés                                                                   2.   Propriétés
Transformée de Laplace                                  3.   Transformées de Laplace
                                                             des signaux usuels
                                                                                       Transformée de Laplace                             3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                                               des signaux usuels
                                                        4.   Fonction de transfert                                                        4.   Fonction de transfert




 Considérons une équation différentielle de la                                          D’où:          Y(p) = F(p) U(p)
 forme :
 a0y + a1y(1) + a2y(2) + …+ an–1y(n–1) + y(n) =                                                                  b0 + b1 p + ... + bm p m
                                                                                                  F ( p) =
                                                                                                             a0 + a1 p + ... + an−1 p n −1 + p n
  b0u + b1u(1) +…+bmu(m)
       L          Y ( p)       b0 + b1 p + ... + bm p m
                         =
                  U ( p ) a 0 + a1 p + ... + a n −1 p n −1 + p n                                   y(t) = L–1(F(p) U(p))
                                                                               33                                                                                34




                                                        1.   Définition                                                                   1.   Définition
                                                        2.   Propriétés                                                                   2.   Propriétés
Transformée de Laplace                                  3.   Transformées de Laplace
                                                             des signaux usuels
                                                                                       Transformée de Laplace                             3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                                               des signaux usuels
                                                        4.   Fonction de transfert                                                        4.   Fonction de transfert




                               b0 + b1 p + ... + bm p m
                F ( p) =                                                                Si       u(t) = δ(t)            ;       U(p) = δ (p) = 1
                           a0 + a1 p + ... + an−1 p n −1 + p n
                                                                                        alors                Y(p) = F(p)

b0 + b1 p + ... + bm p m = 0         a0 + a1 p + ... + an −1 p n −1 + p n = 0           La fonction de transfert d'un processus est donc la
                                                                                        transformée de Laplace de sa réponse impulsionnelle.


                                                                               35                                                                                36




                                                                                                                                                                                 9
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                                          1.   Définition                                                        1.   Définition
                                          2.   Propriétés                                                        2.   Propriétés
Transformée de Laplace                    3.   Transformées de Laplace
                                               des signaux usuels
                                                                         Transformée de Laplace                  3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                      des signaux usuels
                                          4.   Fonction de transfert                                             4.   Fonction de transfert




                                                                 37                                                                     38




                                          1.   Définition                                                        1.   Définition
                                          2.   Propriétés                                                        2.   Propriétés
Transformée de Laplace                    3.   Transformées de Laplace
                                               des signaux usuels
                                                                         Transformée de Laplace                  3.   Transformées de Laplace
                                                                                                                      des signaux usuels
                                          4.   Fonction de transfert                                             4.   Fonction de transfert




 Calculer la réponse indicielle à un échelon d'amplitude                  Calculer les réponses indicielles unitaires des systèmes
 a du système de transmittance :                                          de transmittances (MATLAB):
                        Y   1
                          =
                        U 1+τ p

 en partant de la condition initiale y(0) = y0.

                                                                 39                                                                     40




                                                                                                                                                       10
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                                                                1.    Définition
                                                                2.    Propriétés
Transformée de Laplace                                          3.    Transformées de Laplace
                                                                      des signaux usuels
                                                                4.    Fonction de transfert

                                                                                                                 Discipline : Automatique I

                                                                                                      Chapitre III :
 On considère le système d'équations suivant :

                                                                                                            Étude Temporelle Des
                                                                                                         Systèmes Continus Linéaires
 On demande d'écrire l'équation différentielle reliant y à
 u en éliminant y1.
                                                                                                                         ESPRIT 2010-2011
                                                                                                41




 Références Bibliographiques et Netographie                                                                            Introduction
       Automatique des systèmes continus, C. SUEUR, P. VANHEEGHE, P.
 [AUT97]                                                                                             Plan du Chapitre:
 BORNE, 1997, Editions TECHNIP, Paris.

 [WEB10]    http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/equadiff/equadiff.html          1. Cas général
  Ouvrages à consulter:                                                                                2. Systèmes du premier ordre
  1. Régulation industrielle, Problèmes résolus, M. Ksouri, P. Borne, 1997,                            3. Systèmes du deuxième ordre
     Editions TECHNIP, Paris.

  2. Automatique de base, P. Siarry, 1989, Ellipses.




                                             ESPRIT                                             43                                            44




                                                                                                                                                          11
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Étude Temporelle                                                    1.        Cas général                        Étude Temporelle                                           1.        Cas général
                                                                    2.        Systèmes du premier ordre                                                                     2.        Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                               3.        Systèmes du deuxième ordre         Des Systèmes Continus                                      3.        Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                                        Linéaires
                                                                                                                                       4
                                                                                                                              3
Mise en équation d’un système continu linéaire d’ordre quelconque                                                Résultat (                =0 ∀	6 ∈ 80. . * + 1 :)
                                                                                                                                   3
                                                                                                                                                                                                   		
                                                                                                                                            <8        :     = >            	 	 ∑B @ A ∗ > A
                                                                                                                                                                                AC
                         e(t)
                                                  Système
                                                                         s(t)                                                     H p      =<8          =
                                                                                                                                                      : 				? > 					
                                                                                                                                                                        = 	 	 ∑F        D E∗ > E
                                                                                                                                                                                                   		
                                                                                                                                                                                 EC

                                                                                                                 But à atteindre
                 ∑              ∗            =∑             ∗                   avec(m<n)                                              Déterminer l’évolution temporelle de la sortie: s(t)
Soit dans le domaine symbolique de Laplace
                                                                                                                 Principe général
Rappel
                                                                                                                 « Le comportement temporel d'un système d'ordre quelconque
  f t *u t                                             Fp=
                                                                $        !"     	#                               s'étudie en décomposant sa fonction de transfert en éléments
                                                                %
                                                                                                                 simples et en superposant les effets de l'entrée envisagée sur chacun
  g(t)=      	                                    G p =pk*F p -∑0!1 )
                                                                                *+,+1 ∗      , 0/                d'entre eux. » [AUT97]
                                                                2 %

                                                   ESPRIT                                                  45                                              ESPRIT                                                  46




Étude Temporelle                                                    1.        Cas général                        Étude Temporelle                                           1.        Cas général
                                                                    2.        Systèmes du premier ordre                                                                     2.        Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                               3.        Systèmes du deuxième ordre         Des Systèmes Continus                                      3.        Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                                        Linéaires

Système du premier ordre?
                                                                                                                                                      dy
Un système continu linéaire d’entrée x et de sortie y est dit du                                                                                 τ.      + y = K .x
                                                                                                                                                      dt
premier ordre s’il est régi par une équation différentielle à
coefficients constants du type:                                                                                 En passant au domaine de Laplace :
                                                                                                                                       dy
                                                                                                                                           → p.Y ( p ) − Y (0)
                                         dy                                                                                             dt
                                    τ.      + y = K .x
                                         dt                                                                                             y → Y ( p)
                                                                                                                                       x → X ( p)
    τ : Constante de temps du système (homogène à un temps)
                                                                                                                L’équation devient:
    K : Gain statique du système (gain en régime permanent)
                                                                                                                                   τ . pY ( p ) − τ .Y (0) + Y ( p ) = K . X ( p)
                                                                                                           47




                                                                                                                                                                                                                               12
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 Étude Temporelle                                                 1.      Cas général                   Étude Temporelle                                                   1.      Cas général
                                                                  2.      Systèmes du premier ordre                                                                        2.      Systèmes du premier ordre
 Des Systèmes Continus                                            3.      Systèmes du deuxième ordre    Des Systèmes Continus                                              3.      Systèmes du deuxième ordre

 Linéaires                                                                                              Linéaires

                                                                                                                                                             u
Réponse du système en utilisant la transformée de Laplace :                                            Réponse indicielle unitaire:
En tenant compte des CI:            τ . pY ( p ) − τ .Y (0) + Y ( p ) = K . X ( p)                                                                           1

                                                                                                       Entrée: Echelon unitaire                                                                           t
                           K               τ
                Y ( p) =        X ( p) +        Y (0)                                                                                  t≤0                            0            Si   t ≤0
D’où :                   1 + τp          1 + τp                                                                             0
                                                                                                                   u (t ) = 
                                                                                                                                 Si               L                   
                                                                                                                                                             U ( p) =  1
                                                                                                                            1   Si    tf0                                          Si   tf0
                                                                                                                                                                      p
                                                                                                                                                                      
                            K                     τ
L-1         y (t ) = L −1[       X ( p)] + L −1[      Y (0)]                                                                                          K         K    K .τ
                          1 + τp                1+τ.p                                                  d’où :      Y ( p ) = H ( p).U ( p) =                   = −
                                                                                                                                                  p(1 + τ . p ) p (1 + τ . p)
         Réponse du Sys.       Réponse forcée                          Réponse libre
                                                                                                                                                             Kτ        t
                     Résultat de l’action de sollicitation                x=0                                                         y (t ) = K .u (t ) −        . e −τ .u (t )
                                                                                                                                                             τ




Étude Temporelle                                             1.         Cas général
                                                                                                        Étude Temporelle                                                   1.      Cas général
                                                                                                                                                                           2.      Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus
                                                             2.
                                                             3.
                                                                        Systèmes du premier ordre
                                                                        Systèmes du deuxième ordre
                                                                                                        Des Systèmes Continus                                              3.      Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                               Linéaires

Conditions initiales nulles:
          dy
       τ . + y = K .x
                                   L         τ . pY ( p ) + Y ( p) = K . X ( p )
          dt                                                                                                      On appelle réponse indicielle, la réponse temporelle
                                                                                                                à un échelon pour un système linéaire initialement au
                                             Y ( p)                                                             repos. Cette réponse se compose de deux parties, la
Fonction de transfert:           H ( p) =
                                             X ( p)                                                             première correspond au régime transitoire, la seconde
D’où la fonction de transfert d’un Sys. 1er ordre s’écrit :                                                     au régime permanent.

                                           K
                              H ( p) =
                                         1+τ.p
                                         1
Elle admet un pôle simple:           −
                                         τ




                                                                                                                                                                                                                       13
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 Étude Temporelle                                                      1.   Cas général                        Étude Temporelle                                     1.    Cas général
                                                                       2.   Systèmes du premier ordre                                                               2.    Systèmes du premier ordre
 Des Systèmes Continus                                                 3.   Systèmes du deuxième ordre         Des Systèmes Continus                                3.    Systèmes du deuxième ordre

 Linéaires                                                                                                     Linéaires

Réponse indicielle unitaire:
                                                                                                              Exercice d’application:
                                                       −
                                                           t                                                  Soit le système mécanique présenté comme suit:
Réponse:                      y (t ) = K (1 − e τ )u (t )              pour t>0
                                                                                                                                          Masse M          1) En appliquant le PFD, déterminer
  y(t)
                                                                                                                                                              l’équation différentielle reliant la
    K                                                          u(t)                                                                         r                 vitesse de déplacement de la masse M
                                                                        τ : constante du temps                                              F                             r
                                                                                                                                                              et la force F .
                                                                                                                                                              Quel est l’ordre de ce système?
                                                                        tr: Temps de stabilisation
                                                                         à 5% de la valeur finale                       r                                  2) Donner l’expression de la fonction de
                                                                                                                 r      f                                     transfert correspondante notée G(p).
                                                                                  tr ≈ 3.τ                      F :Force appliquée
                                                               t                                               r
             τ           tr                                                                                                                                3) On donne: M= 500 Kg ; f=5 ; F= 10N
 Pour un échelon non unitaire de valeur E, le système se stabilise en K.E:                                     f :Force de frottement
                                                                                                                      r        r                               Calculer la constante du temps τ et le
                                                                                                                      f = − h.v                               gain statique K de ce système.




 Étude Temporelle                                                      1.   Cas général                        Étude Temporelle                                     1.    Cas général
                                                                       2.   Systèmes du premier ordre                                                               2.    Systèmes du premier ordre
 Des Systèmes Continus                                                 3.   Systèmes du deuxième ordre         Des Systèmes Continus                                3.    Systèmes du deuxième ordre

 Linéaires                                                                                                     Linéaires

                                                                                                               Mise en situation


 Système de second ordre (m=0; n=2)
                        G H
                                    = 		
                                                  		                              Pulsation propre/
                    				I H 					          J∗ H
                                                  J
                                                   4   K∗ H4                     Pulsation naturelle           Réponse indicielle d’un système continu linéaire de second ordre
                                                           J
                         G H            	LM
                                  =
                     				I H 					 		HJ4JNM H 4M                   J


                                                                                     Coefficient                                   Domaine Temporel            ∑J          ∗         =b0*e(t)
    Gain statique                                                                 d’amortissement


                                                                                                                                                                                             J
                                                                                                                                                                   G(H)                	LM
                                                                                                                                   Domaine de Laplace          				I H 					
                                                                                                                                                                               = 		HJ4JNM    H4M       J



                                                                                                         55                                       ESPRIT                                                   56




                                                                                                                                                                                                                       14
23/04/2012



Étude Temporelle                                       1.   Cas général                       Étude Temporelle                                               1.    Cas général
                                                       2.   Systèmes du premier ordre                                                                        2.    Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                  3.   Systèmes du deuxième ordre        Des Systèmes Continus                                          3.    Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                     Linéaires

                                                                                                                           Tableau Récapitulatif
          Méthodologie de résolution
                                                                                                  VWBDEFX	YX	Z            Signe de ∆                    Sh                      Régime

          T(p) = p 2 / 2ξ ω 0 p / ω 0 2                                                                  ξ >1                ∆>0                  Deux solutions             Apériodique
                                                                                                                                                     réelles
                                                                                                         ξ =1                ∆=0                  Racine double                Critique
          ∆′		 = 2ξ 2 ω 0 2 -2ω 0 2                                                                 0<ξ [ 1                 ∆	[ 	0                 Deux racines          Pseudopériodique
               = 2ω 0 2 (ξ 2 -1)                                                                                                                    complexes
                                                                                                                                                   conjuguées
                                                                                                         ξ =0                ∆<0                   Deux racines              Oscillatoire
          Soit Sh={p/ T(p)=0}                                                                                                                    imaginaires pures
                                                                                                                                                    conjuguées


                                                                                         57                                             ESPRIT                                                  58




Étude Temporelle                                       1.   Cas général                       Étude Temporelle                                               1.    Cas général
                                                       2.   Systèmes du premier ordre                                                                        2.    Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                  3.   Systèmes du deuxième ordre        Des Systèmes Continus                                          3.    Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                     Linéaires

   Régime Apériodique (ξ >1)                                                                      Régime Apériodique (suite)

Sh={(p1, p2)∈ ]}                                                                            Décomposition de S(p) en éléments simples

            p1=- ^ _ 0 / _     ^ 2 +1;	p      2=-   ^_0 / _      ^ 2 +1                       S(p)	=	H(p)E(p)
                                                                                                           	ef%b     i%
(p1>p2)                                                                                             =	
                                                                                                      		gb4bhf%g4f%b g
                  1    1                                                                              j     k1      kb
On pose p1=- et p2=-                                                                                =	 /         /
                  a1   ab                                                                             g    g!g1    g!gb


                                                                                              •   Déterminons les coefficients α, β1	et	β2
            1                                                a !a
   p1p2=a a = _ 0 2         p1/p2= + 2 ^ _ 0          p1-p2= a a b = 2_0 ^ 2 +1
                                                             1

            1 b                                                1 b
                                                                                              o =p*S(p)|                =	qr0
                                                                                                                 p=0

                                     ESPRIT                                              59                                             ESPRIT                                                  60




                                                                                                                                                                                                            15
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Étude Temporelle                                                      1.       Cas général                       Étude Temporelle                                          1.       Cas général
                                                                      2.       Systèmes du premier ordre                                                                   2.       Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                                 3.       Systèmes du deuxième ordre        Des Systèmes Continus                                     3.       Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                                        Linéaires

  Régime Apériodique (suite)                                                                                        Régime Apériodique (suite)

                                                 b                                                                                              j        k1           kb
                                        tu           v                                                                                                                                                -1
  s 1 = (p-p1)S(p) |      = " ("% !"% )                                                                                                 S(p)= /
                                                                                                                                                g       g!g1
                                                                                                                                                               /
                                                                                                                                                                     g!gb
                                                                                                                                                                                                    L {}
                     p=p1    1   1   b
                                        a1babt u % b v %                                 o=qr0
                                    =       (ab!a1)                                                                                                      z             z
                                                                                                                                   s(t)=[α / β 1 e ! { | / β 2 e ! { } ]u(t)
                                        tu       b
                                                     v                                      w1 q r 0
  s 2 = (p-p2)S(p) |                = " ("% !"% )                                   s1 =
                                                                                            (w2 + w1)
                             p=p2         b     b        1
                                     a ba1t u b v
                                    = b (a !a% ) %                                                                                               1               z                     z
                                           1  b
                                                                                         w2 q r 0                           s(t)=KE0[1 /                [ τ 1 e ! { | + τ 2 e ! { } ]]u(t)
                                                                                    s2 =                                                      (€b!€1)
                                                                                         (w1 + w2)

                                              ESPRIT                                                        61                                        ESPRIT                                                     62




Étude Temporelle                                                      1.       Cas général                       Étude Temporelle                                          1.       Cas général
                                                                      2.       Systèmes du premier ordre                                                                   2.       Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                                 3.       Systèmes du deuxième ordre        Des Systèmes Continus                                     3.       Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                                        Linéaires
  Régime Apériodique (suite)                                                                                        Régime Apériodique (suite)

              Calcul des dérivées temporelles successives                                                                    Propriétés graphiques particulières
                                              z                            z
                                 1
       s(t)=KE0[1 /                   [ τ 1e !{|             + τ 2 e ! { } ]]u(t)                                Valeur Initiale           s(0) = 0            (s(0)=,ƒ„ )…()))
                                                                                                                                                                           $
                              (€b!€1)


             KE0           z         z                                                                           Valeur Finale             s(∞) = KE0          (s(∞)=,ƒ„ )…()))
      s’(t)=(€ !€ ) [ e ! { } + e ! { | ]u(t)                                                                                                                                   %
               b     1

                                                                                                                 Tangente Horizontale                ∆: ˆ       = ‰ Š 0 / ‰(0)
                                          z                      z
                KE0                     !                      !                                                                                               ∆: ˆ    =0
      s’’(t)=€ € (€ !€ ) [ τ 2 e          {|     + τ 1e          {}   ]u(t)
               1 b       b    1




                                              ESPRIT                                                        63                                        ESPRIT                                                     64




                                                                                                                                                                                                                             16
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Étude Temporelle                                                                    1.     Cas général                       Étude Temporelle                                                   1.    Cas général
                                                                                    2.     Systèmes du premier ordre                                                                            2.    Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                                               3.     Systèmes du deuxième ordre        Des Systèmes Continus                                              3.    Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                                                    Linéaires

         Régime Apériodique (suite)                                                                                            Régime Apériodique (suite)

                                                                                                                                Allure de la courbe traduisant les variations temporelles du signal de sortie
Point d’Inflexion                      M(TM, SM)/ {s’’(TM)=0 et SM=s(t=TM)}

 b                                        Œ                     Œ
     ‹                                !                     !
         b       =0         w2            •|   + w1             •}   =0
                                               aa          a
                                 TM = a 1 b Ln(ab)
                                        !a     b       1    1

                                                                       •‘                     •‘
                                                          1
SM = s(t=TM)=KE0[1 +                                           [ τ 1e ! {|    + τ 2 e ! { } ]]
                                                       (€b!€1)




                                                                ESPRIT                                                  65                                                 ESPRIT                                                  66




                                                                                    1.     Cas général                                                                                          1.    Cas général

Exercice Récapitulatif (1/2)                                                        2.
                                                                                    3.
                                                                                           Systèmes du premier ordre
                                                                                           Systèmes du deuxième ordre        Exercice Récapitulatif (2/2)                                       2.
                                                                                                                                                                                                3.
                                                                                                                                                                                                      Systèmes du premier ordre
                                                                                                                                                                                                      Systèmes du deuxième ordre




     Présentation du système physique                                                                                          Enoncé de l’exercice

                                                                               F                                 Ө                  Appliquer le principe fondamental de la dynamique relatif aux champs des moments au
                                                                                                                                   centre du gravité du système, c.-à-d. au point G.
                                                   C

                 F                                                                                                                  Transformer l’équation dans le domaine symbolique de Laplace.
                                                                                              G
                                                                                                                                    Déterminer le coefficient d’amortissement ξ, la pulsation propre ω0 et le gain statique.
                            J
                                                                                                                                   Donner l’allure de l’évolution temporelle de Ө(t) pour une excitation indicielle de courte
                                                                                                                                   durée.
                      L/4       L/4
             K                                         K                           Caractéristiques du système
                                                                                                                               Corrigé de l’exercice
                                                                             J: Moment d’inertie du système
                                                                             F: Effort d’excitation
                                                                             C: Frottement visqueux
                                                                             L: Longueur de la poutre
                     L/2              L/2
                                                                             K: Raideur du ressort
                                                                             ’: Angle d’excitation
                                                                ESPRIT                                                  67                                                 ESPRIT                                                  68




                                                                                                                                                                                                                                               17
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                                                                                                      Étude Temporelle        1.   Cas général
Exemple d’un modèle électrique (cas d’un MCC)                                                                                 2.   Systèmes du premier ordre
                                                                                                      Des Systèmes Continus   3.   Systèmes du deuxième ordre

                                                                                                      Linéaires




                                      ESPRIT                                                     69                                                             70




Étude Temporelle                                               1.   Cas général                       Étude Temporelle        1.   Cas général
                                                               2.   Systèmes du premier ordre                                 2.   Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                          3.   Systèmes du deuxième ordre        Des Systèmes Continus   3.   Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                             Linéaires

De la même façon, on montre que:

                                       −
                                           t
                                                   −
                                                     t
                                                           
                                    τ e τ1 − τ 2 e τ 2    
    ξ>1              y (t ) = k  1 − 1
                                          τ1 −τ2
                                                           
                                
                                                          
                                                           
                                                          

                                     t −        t
                                                       
    ξ=1                  y(t ) = k 1 − 1 + e τ
                                     τ
                                                       
                                                       
                                                      

                                 1                             
    ξ<1          y (t ) = k 1 −       e −ζ ωnt sin(ω p t + ϕ ) 
                                1−ζ 2                          
                                                               
                                                                        1−ζ 2
                                                       ϕ = arctg                 = arccosζ
                                                                          ζ                      71                                                             72




                                                                                                                                                                            18
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Étude Temporelle                                     1.       Cas général                       Étude Temporelle                        1.   Cas général
                                                     2.       Systèmes du premier ordre                                                 2.   Systèmes du premier ordre
Des Systèmes Continus                                3.       Systèmes du deuxième ordre        Des Systèmes Continus                   3.   Systèmes du deuxième ordre

Linéaires                                                                                       Linéaires

Pour ξ < 1, l'instant t1 du premier dépassement D1, s'appelle                                     Différents cas d'excitation [WEB10]
temps de pic ( tp).
                                          ζπ
                                      −
                   y max − y ( ∞ )
                                                                              2 ζπ
                                          1− ζ   2        D
  D1 (%) =                         =e                                         1− ζ   2
                                                              1
                                                                    = e
                        y (∞ )                            D   2




                         π                                                   2π
           t        =                                             t2 −t1 =
               p
                        ω    p                                               ωp


Pour ξ = 0.7, le temps de pic est le plus court et le système admet un seul
dépassement, inférieur à 4% de la réponse finale.

                                                                                           73                               ESPRIT                                        74




 Étude Temporelle Des Systèmes Continus Linéaires                                               Application N°1:

                                                                                                Calculer les réponses indicielles unitaires des
                                                                                                systèmes suivants :

                                 Applications
                                                                                                                                1
                                                                                                            H1(p) =
                                                                                                                          p(1+ p)(1+2p)

                                                                                           75                                                                             76




                                                                                                                                                                                      19
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                                                                      Application N°3: (Système à Déphasage Non
Application N°2:
                                                                                       Minimale)

Calculer la réponse impulsionnelle unitaire des                       On considère le système de transmittance :
systèmes suivants :
                                                                                                       1− p
                                                                                       H ( p) =
                                                                                                  (1 + p )(1 + 2 p )
                                1
       H 1 ( p) =
                                      (
                      (0.5 + p) p 2 + p + 1          )                Calculer et représenter sa réponse indicielle unitaire.
                                                                      Préciser la valeur de la dérivée à l'origine. Conclure.


                                                                 77                                                        78




Application N°4:                                                      Application N°5:

On considère le filtre RC suivant :                                   Les courbes des figures suivantes correspondent à
                                                                      des réponses indicielles unitaires de systèmes
                                                                      d'ordre inférieur à 3. On demande d'identifier dans
                                                                      chaque cas le système correspondant.

Le condensateur étant initialement déchargé, on ferme
l'interrupteur K à l'instant t = 0. Calculer et représenter la
sortie y(t). préciser la valeur en régime permanent de
l'amplitude du signal y.

                                                                 79                                                        80




                                                                                                                                       20
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Application N°5 (Suite):          Application N°5 (Suite): :




                             81                                82




Application N°5 (Suite): :        Application N°5 (Suite): :




                             83                                84




                                                                           21
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Chapitre IV


 Approche harmonique des systèmes linéaires

     1.   Principe                                                       CHAP IV
     2.   Systèmes du premier ordre
     3.   Systèmes du deuxième ordre
                                                           ANALYSE DES SYSTÈMES ASSERVIS
                                                                LINÉAIRES CONTINUS



                                             85                                                                  86




    ANALYSE DES SYSTÈMES ASSERVIS                                                       1.   Définition d’un SAL
                                                  Analyse des SAL                       2.   Schéma fonctionnel et FT
         LINÉAIRES CONTINUS                                                             3.   Performances des SAL


Plan du Chapitre:
                                                    Définition:
1. Définition d’un système asservi                  Un système asservi est un système dont une variable
                                                   de sortie suit plus précisément que possible une
                                                   variable d’entrée dite consigne, quelque soit l’effet des
2. Schéma fonctionnel et Fonction de transfert     perturbations extérieures.
                                                   On parle de: Régulation
3. Performances d’un système asservi                              Poursuite


                                             87
                                                   C’est un système qui fonctionne en boucle fermée              88




                                                                                                                               22
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                                             1.   Définition d’un SAL                                                         1.     Définition d’un SAL
Analyse des SAL                              2.
                                             3.
                                                  Schéma fonctionnel et FT
                                                  Performances des SAL       Analyse des SAL                                  2.
                                                                                                                              3.
                                                                                                                                     Schéma fonctionnel et FT
                                                                                                                                     Performances des SAL




systèmes à retour unitaire:                                                  systèmes à retour non unitaire:




             Fonction de transfert en Boucle fermée
                                                                                           Fonction de transfert en Boucle Fermée



                                                                       89                                                                                90




                                             1.   Définition d’un SAL                                                         1.     Définition d’un SAL
Analyse des SAL                              2.
                                             3.
                                                  Schéma fonctionnel et FT
                                                  Performances des SAL       Analyse des SAL                                  2.
                                                                                                                              3.
                                                                                                                                     Schéma fonctionnel et FT
                                                                                                                                     Performances des SAL




Prise en compte des perturbations:                                              Pour assurer le bon fonctionnement d’un système
                                                                               asservi, il faut garantir les 3 performances:

                                                                               Stabilité

                                                                                                    Précision

                Fonction de transfert en Boucle fermée                                                                              Rapidité
                                                                       91                                                                                92




                                                                                                                                                                       23
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                                       1.   Définition d’un SAL                                              1.   Définition d’un SAL
Analyse des SAL                        2.
                                       3.
                                            Schéma fonctionnel et FT
                                            Performances des SAL       Analyse des SAL                       2.
                                                                                                             3.
                                                                                                                  Schéma fonctionnel et FT
                                                                                                                  Performances des SAL




 • Définition de la STABILITE:                                          • Stabilité des systèmes asservis:

 C’est la propriété physique selon laquelle, un système                 Un système est stable si à une entrée finie correspond
 écarté de sa position d’équilibre initiale par une                     une sortie finie:
 sollicitation extérieure, revient à sa position initiale dès
 que cette perturbation cesse.



                                                                 93                                                                   94




                                       1.   Définition d’un SAL                                              1.   Définition d’un SAL
Analyse des SAL                        2.
                                       3.
                                            Schéma fonctionnel et FT
                                            Performances des SAL       Analyse des SAL                       2.
                                                                                                             3.
                                                                                                                  Schéma fonctionnel et FT
                                                                                                                  Performances des SAL




                                                                        Un système est dit stable si toutes les racines de son
 Plusieurs méthodes existent pour vérifier la stabilité                 équation caractéristique sont à parties réelles
 des systèmes asservis et qui peuvent s’effectuer dans le               strictement négatives
 domaine temporel ou fréquentiel (Bode, Nyquist,…)


                                                                        Remarque:
                                                                        Remarque: On a besoin de connaitre les pôles du
                                                                        système pour l’analyse de stabilité.
                                                                 95                                                                   96




                                                                                                                                                    24
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                                                       1.   Définition d’un SAL                                                            1.   Définition d’un SAL
Analyse des SAL                                        2.
                                                       3.
                                                            Schéma fonctionnel et FT
                                                            Performances des SAL       Analyse des SAL                                     2.
                                                                                                                                           3.
                                                                                                                                                Schéma fonctionnel et FT
                                                                                                                                                Performances des SAL




                                                                                        On appelle critère de Routh un critère algébrique
                                                                                        permettant d’évaluer la stabilité d’un système sans
                                                                                        connaitre ses pôles, à partir des coefficients du
                                                                                        dénominateur D(p) de sa fonction de transfert en
                                                                                        boucle fermée (FTBF).


                                                                                 97                                                                                 98




                                                       1.   Définition d’un SAL                                                            1.   Définition d’un SAL
Analyse des SAL                                        2.
                                                       3.
                                                            Schéma fonctionnel et FT
                                                            Performances des SAL       Analyse des SAL                                     2.
                                                                                                                                           3.
                                                                                                                                                Schéma fonctionnel et FT
                                                                                                                                                Performances des SAL




H(p) est la fonction de transfert du système bouclé:

                                                                                       Enoncé du critère:
                                                                                       Le système est stable si et seulement si
                                                                                       tous les termes de la première colonne sont strictement positifs




                                                                                 99                                                                                 100




                                                                                                                                                                                  25
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Ex transfert 3_em _2010_11_
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Cours auti

  • 1. 23/04/2012 Ouvrage de Référence Discipline: Automatique I Mekki KSOURI Professeur à l'École Nationale d'Ingénieurs de Tunis ESPRIT 2010-2011 Pierre BORNE Professeur à l'École Centrale de Lille Logiciel de Base Contenu du Cours Chapitre I Introduction Chapitre II Représentation Fréquentielle Des Systèmes Continus Linéaires : Transformée De Laplace Chapitre III Étude Temporelle Des Systèmes Continus Linéaires Chapitre IV Approche Harmonique Des Systèmes Linéaires Chapitre V Analyse Des Systèmes Asservis Linéaires Continus http://www.mathworks.com 1
  • 2. 23/04/2012 1. Systèmes continus Introduction Introduction 2. linéaires Systèmes asservis 3. Applications Plan du Chapitre: SYSTÈMES CONTINUS LINÉAIRES 1. Systèmes continus linéaires Les Systèmes Continus Linéaires sont des systèmes dont l'évolution peut être décrite par un 2. Systèmes asservis système d'équations différentielles à coefficients constants. 3. Applications ∑ ∗ =∑ ∗ avec(m<n) 1. Systèmes continus 1. Systèmes continus linéaires linéaires Introduction 2. Systèmes asservis Introduction 2. Systèmes asservis 3. Applications 3. Applications Ensemble d’éléments, en interaction Systèmes Systèmes continus dynamique organisés pour satisfaire un besoin et atteindre un objectif. Un système peut posséder plusieurs entrées (causes) et Un système est continu, par opposition à un système plusieurs sorties (effets). Il est représenté par un bloc discret, lorsque les variations des grandeurs physiques contenant le nom du système. sont définies à chaque instant (ils sont caractérisés par des fonctions continues). On parle aussi dans ce cas de système analogique. e1(t) e(t) Système s(t) en(t) 2
  • 3. 23/04/2012 1. Systèmes continus 1. Systèmes continus Introduction 2. linéaires Systèmes asservis Introduction 2. linéaires Systèmes asservis 3. Applications 3. Applications Systèmes Continus Linéaires Systèmes Continus Linéaires Proportionnalité Un système est dit linéaire si la fonction qui décrit son comportement est elle- même linéaire. Cette dernière vérifie alors les principes de proportionnalité et de superposition. 1. Systèmes continus 1. Systèmes continus Introduction 2. linéaires Systèmes asservis Introduction 2. linéaires Systèmes asservis 3. Applications 3. Applications Invariance dans le temps: Systèmes Continus Linéaires Superposition Un système est dit invariant si on suppose que les caractéristiques du système (masse, dimensions, résistance, impédance, ...) ne varient pas au cours du temps ("le système ne vieillit pas"). 3
  • 4. 23/04/2012 1. Systèmes continus 1. Systèmes continus linéaires linéaires Introduction 2. Systèmes asservis Introduction 2. Systèmes asservis 3. Applications 3. Applications Régulation et asservissement Régulation : On appelle régulation, un système asservi qui doit maintenir constante la sortie conformément à la consigne (constante) indépendamment des perturbations. Ex: Régulation de température Asservissement : On appelle asservissement, un système asservi dont la sortie doit suivre le plus fidèlement possible la consigne(consigne variable). Ex: suivi de trajectoire 1. Systèmes continus 1. Systèmes continus linéaires Introduction 2. linéaires Systèmes asservis Introduction 2. Systèmes asservis 3. Applications 3. Applications Exercice d’Application (1/ 4) Exercice d’Application (2/ 4) (Extrait de l’ouvrage de référence) Si s1(t) est solution de l’équation: ∑ On lui applique successivement, à conditions initiales nulles les ∗ =∑ ∗ avec(m<n) entrées suivantes : Que peut-on dire de s1(t-τ)? Calculer les sorties? 4
  • 5. 23/04/2012 1. Systèmes continus 1. Systèmes continus linéaires linéaires Introduction 2. Systèmes asservis Introduction 2. Systèmes asservis 3. Applications 3. Applications Exercice d’Application (3/ 4) Exercice d’Application (4/ 4) Filtre Passe Bas x1(t) x2(t) x3(t) Déterminer la loi de mouvement 1. Déterminer la tension capacitive pour Ve(t) est un signal sinusoïdal, une entrée de fréquence fixe. de la sortie x3(t). d’amplitude E et de fréquence F. 2. Déterminer cette tension pour une réglable entrée de fréquence variable. Conclusions à Tirer: Chapitre II Possibilité d’avoir d’autres domaines de Représentation Fréquentielle Des Systèmes représentation d’un signal: Continus Linéaires : Transformée De Laplace Temporel, Fréquentiel, etc. 1. Définition Caractériser un système 2. Propriétés de la transformée de Laplace Rapport Sortie-Entrée ≡ Fonction de Transfert 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Entrée Sortie 4. Fonction de transfert Analyser un système 5
  • 6. 23/04/2012 TRANSFORMÉE DE LAPLACE Plan du Chapitre: CHAP II 1. Définition 2. Propriétés de la transformée de Laplace REPRÉSENTATION FRÉQUENTIELLE 3. Transformées de Laplace des signaux usuels DES SYSTÈMES CONTINUS LINÉAIRES 4. Fonction de transfert TRANSFORMÉE DE LAPLACE 21 22 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert Définition: Propriétés: Elle permet une représentation simplifiée des systèmes • Linéarité: L ( αx(t ) + βy(t)) = αX ( p) + βY ( p) linéaires dont l'évolution est régie par une équation différentielle. ∞ • Dérivation: − pt V ( p) = L ( v(t)) = ∫ v(t)e dt L ( x ( k )(t)) = p k X ( p) − p k −1 x(0 + ) − p k −2 x (1) (0 + ) − L − x ( k −1) (0 + ) 0 Transformée inverse: • Intégration: + j∞  t  v(t ) = L-1 (V ( p)) = pt ∫ V ( p ) e dp L  ∫ x(λ )dλ  = X ( p)     p − j∞ 0 23 24 6
  • 7. 23/04/2012 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert Propriétés: Transformées des signaux usuels: • Théorème de la valeur initiale: x(0 + ) = lim pX ( p) p →∞ Les signaux les plus utilisés en automatique sont • Théorème de la valeur finale: lim x(t ) = lim pX ( p) t →∞ p →0 • l'impulsion de Dirac • l'échelon de position, • Retard T: L ( x(t − T)) = e − pT X ( p) • l'échelon de vitesse ou rampe ∞ ∞     • la sinusoïde. • Convolution: L  ∫ x(τ ) y(t − τ )dτ  = L  ∫ y(τ ) x(t − τ )dτ  = X ( p)Y ( p )      0   0  25 26 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert Impulsion de Dirac δ(t–t0): Echelon: d(t) = 0 si t ≠ 0 , Notons Γ(t) l'échelon d'amplitude unité à l'instant t = 0: +∞ Γ(t) = 0 pour t < 0 ∫ δ (t )dt = 1 −∞ Γ(t) = 1 pour t ≥ 0 L( δ (t)) = 1 L( Γ (t)) = Γ( p) = 1 L( δ (t − t )) = e 0 −t0 p p 27 28 7
  • 8. 23/04/2012 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert Echelon retardé: Réponse indicielle unitaire d'un processus: C’est la réponse à une entrée de type échelon unité en partant de conditions initiales nulles. −t0 p L ( Γ(t − t )) = e 0 p SYSTÈME 29 30 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert Rampe: Signal sinusoïdal: v(t) = 0 pour t < 0 v(t) = a.t pour t ≥ 0 v(t) = 0 pour t < 0 v(t) = sin(w t) pour t > 0 ω L ( v (t)) = p2 + ω 2 31 32 8
  • 9. 23/04/2012 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert Considérons une équation différentielle de la D’où: Y(p) = F(p) U(p) forme : a0y + a1y(1) + a2y(2) + …+ an–1y(n–1) + y(n) = b0 + b1 p + ... + bm p m F ( p) = a0 + a1 p + ... + an−1 p n −1 + p n b0u + b1u(1) +…+bmu(m) L Y ( p) b0 + b1 p + ... + bm p m = U ( p ) a 0 + a1 p + ... + a n −1 p n −1 + p n y(t) = L–1(F(p) U(p)) 33 34 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert b0 + b1 p + ... + bm p m F ( p) = Si u(t) = δ(t) ; U(p) = δ (p) = 1 a0 + a1 p + ... + an−1 p n −1 + p n alors Y(p) = F(p) b0 + b1 p + ... + bm p m = 0 a0 + a1 p + ... + an −1 p n −1 + p n = 0 La fonction de transfert d'un processus est donc la transformée de Laplace de sa réponse impulsionnelle. 35 36 9
  • 10. 23/04/2012 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert 37 38 1. Définition 1. Définition 2. Propriétés 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert 4. Fonction de transfert Calculer la réponse indicielle à un échelon d'amplitude Calculer les réponses indicielles unitaires des systèmes a du système de transmittance : de transmittances (MATLAB): Y 1 = U 1+τ p en partant de la condition initiale y(0) = y0. 39 40 10
  • 11. 23/04/2012 1. Définition 2. Propriétés Transformée de Laplace 3. Transformées de Laplace des signaux usuels 4. Fonction de transfert Discipline : Automatique I Chapitre III : On considère le système d'équations suivant : Étude Temporelle Des Systèmes Continus Linéaires On demande d'écrire l'équation différentielle reliant y à u en éliminant y1. ESPRIT 2010-2011 41 Références Bibliographiques et Netographie Introduction Automatique des systèmes continus, C. SUEUR, P. VANHEEGHE, P. [AUT97] Plan du Chapitre: BORNE, 1997, Editions TECHNIP, Paris. [WEB10] http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/equadiff/equadiff.html 1. Cas général Ouvrages à consulter: 2. Systèmes du premier ordre 1. Régulation industrielle, Problèmes résolus, M. Ksouri, P. Borne, 1997, 3. Systèmes du deuxième ordre Editions TECHNIP, Paris. 2. Automatique de base, P. Siarry, 1989, Ellipses. ESPRIT 43 44 11
  • 12. 23/04/2012 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires 4 3 Mise en équation d’un système continu linéaire d’ordre quelconque Résultat ( =0 ∀ 6 ∈ 80. . * + 1 :) 3 <8 : = > ∑B @ A ∗ > A AC e(t) Système s(t) H p =<8 = : ? > = ∑F D E∗ > E EC But à atteindre ∑ ∗ =∑ ∗ avec(m<n) Déterminer l’évolution temporelle de la sortie: s(t) Soit dans le domaine symbolique de Laplace Principe général Rappel « Le comportement temporel d'un système d'ordre quelconque f t *u t Fp= $ !" # s'étudie en décomposant sa fonction de transfert en éléments % simples et en superposant les effets de l'entrée envisagée sur chacun g(t)= G p =pk*F p -∑0!1 ) *+,+1 ∗ , 0/ d'entre eux. » [AUT97] 2 % ESPRIT 45 ESPRIT 46 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Système du premier ordre? dy Un système continu linéaire d’entrée x et de sortie y est dit du τ. + y = K .x dt premier ordre s’il est régi par une équation différentielle à coefficients constants du type: En passant au domaine de Laplace : dy → p.Y ( p ) − Y (0) dy dt τ. + y = K .x dt y → Y ( p) x → X ( p) τ : Constante de temps du système (homogène à un temps) L’équation devient: K : Gain statique du système (gain en régime permanent) τ . pY ( p ) − τ .Y (0) + Y ( p ) = K . X ( p) 47 12
  • 13. 23/04/2012 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires u Réponse du système en utilisant la transformée de Laplace : Réponse indicielle unitaire: En tenant compte des CI: τ . pY ( p ) − τ .Y (0) + Y ( p ) = K . X ( p) 1 Entrée: Echelon unitaire t K τ Y ( p) = X ( p) + Y (0) t≤0 0 Si t ≤0 D’où : 1 + τp 1 + τp 0 u (t ) =  Si L  U ( p) =  1 1 Si tf0 Si tf0 p  K τ L-1 y (t ) = L −1[ X ( p)] + L −1[ Y (0)] K K K .τ 1 + τp 1+τ.p d’où : Y ( p ) = H ( p).U ( p) = = − p(1 + τ . p ) p (1 + τ . p) Réponse du Sys. Réponse forcée Réponse libre Kτ t Résultat de l’action de sollicitation x=0 y (t ) = K .u (t ) − . e −τ .u (t ) τ Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 2. 3. Systèmes du premier ordre Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Conditions initiales nulles: dy τ . + y = K .x L τ . pY ( p ) + Y ( p) = K . X ( p ) dt On appelle réponse indicielle, la réponse temporelle à un échelon pour un système linéaire initialement au Y ( p) repos. Cette réponse se compose de deux parties, la Fonction de transfert: H ( p) = X ( p) première correspond au régime transitoire, la seconde D’où la fonction de transfert d’un Sys. 1er ordre s’écrit : au régime permanent. K H ( p) = 1+τ.p 1 Elle admet un pôle simple: − τ 13
  • 14. 23/04/2012 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Réponse indicielle unitaire: Exercice d’application: − t Soit le système mécanique présenté comme suit: Réponse: y (t ) = K (1 − e τ )u (t ) pour t>0 Masse M 1) En appliquant le PFD, déterminer y(t) l’équation différentielle reliant la K u(t) r vitesse de déplacement de la masse M τ : constante du temps F r et la force F . Quel est l’ordre de ce système? tr: Temps de stabilisation à 5% de la valeur finale r 2) Donner l’expression de la fonction de r f transfert correspondante notée G(p). tr ≈ 3.τ F :Force appliquée t r τ tr 3) On donne: M= 500 Kg ; f=5 ; F= 10N Pour un échelon non unitaire de valeur E, le système se stabilise en K.E: f :Force de frottement r r Calculer la constante du temps τ et le f = − h.v gain statique K de ce système. Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Mise en situation Système de second ordre (m=0; n=2) G H = Pulsation propre/ I H J∗ H J 4 K∗ H4 Pulsation naturelle Réponse indicielle d’un système continu linéaire de second ordre J G H LM = I H HJ4JNM H 4M J Coefficient Domaine Temporel ∑J ∗ =b0*e(t) Gain statique d’amortissement J G(H) LM Domaine de Laplace I H = HJ4JNM H4M J 55 ESPRIT 56 14
  • 15. 23/04/2012 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Tableau Récapitulatif Méthodologie de résolution VWBDEFX YX Z Signe de ∆ Sh Régime T(p) = p 2 / 2ξ ω 0 p / ω 0 2 ξ >1 ∆>0 Deux solutions Apériodique réelles ξ =1 ∆=0 Racine double Critique ∆′ = 2ξ 2 ω 0 2 -2ω 0 2 0<ξ [ 1 ∆ [ 0 Deux racines Pseudopériodique = 2ω 0 2 (ξ 2 -1) complexes conjuguées ξ =0 ∆<0 Deux racines Oscillatoire Soit Sh={p/ T(p)=0} imaginaires pures conjuguées 57 ESPRIT 58 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Régime Apériodique (ξ >1) Régime Apériodique (suite) Sh={(p1, p2)∈ ]} Décomposition de S(p) en éléments simples p1=- ^ _ 0 / _ ^ 2 +1; p 2=- ^_0 / _ ^ 2 +1 S(p) = H(p)E(p) ef%b i% (p1>p2) = gb4bhf%g4f%b g 1 1 j k1 kb On pose p1=- et p2=- = / / a1 ab g g!g1 g!gb • Déterminons les coefficients α, β1 et β2 1 a !a p1p2=a a = _ 0 2 p1/p2= + 2 ^ _ 0 p1-p2= a a b = 2_0 ^ 2 +1 1 1 b 1 b o =p*S(p)| = qr0 p=0 ESPRIT 59 ESPRIT 60 15
  • 16. 23/04/2012 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Régime Apériodique (suite) Régime Apériodique (suite) b j k1 kb tu v -1 s 1 = (p-p1)S(p) | = " ("% !"% ) S(p)= / g g!g1 / g!gb L {} p=p1 1 1 b a1babt u % b v % o=qr0 = (ab!a1) z z s(t)=[α / β 1 e ! { | / β 2 e ! { } ]u(t) tu b v w1 q r 0 s 2 = (p-p2)S(p) | = " ("% !"% ) s1 = (w2 + w1) p=p2 b b 1 a ba1t u b v = b (a !a% ) % 1 z z 1 b w2 q r 0 s(t)=KE0[1 / [ τ 1 e ! { | + τ 2 e ! { } ]]u(t) s2 = (€b!€1) (w1 + w2) ESPRIT 61 ESPRIT 62 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Régime Apériodique (suite) Régime Apériodique (suite) Calcul des dérivées temporelles successives Propriétés graphiques particulières z z 1 s(t)=KE0[1 / [ τ 1e !{| + τ 2 e ! { } ]]u(t) Valeur Initiale s(0) = 0 (s(0)=,ƒ„ )…())) $ (€b!€1) KE0 z z Valeur Finale s(∞) = KE0 (s(∞)=,ƒ„ )…())) s’(t)=(€ !€ ) [ e ! { } + e ! { | ]u(t) % b 1 Tangente Horizontale ∆: ˆ = ‰ Š 0 / ‰(0) z z KE0 ! ! ∆: ˆ =0 s’’(t)=€ € (€ !€ ) [ τ 2 e {| + τ 1e {} ]u(t) 1 b b 1 ESPRIT 63 ESPRIT 64 16
  • 17. 23/04/2012 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Régime Apériodique (suite) Régime Apériodique (suite) Allure de la courbe traduisant les variations temporelles du signal de sortie Point d’Inflexion M(TM, SM)/ {s’’(TM)=0 et SM=s(t=TM)} b Œ Œ ‹ ! ! b =0 w2 •| + w1 •} =0 aa a TM = a 1 b Ln(ab) !a b 1 1 •‘ •‘ 1 SM = s(t=TM)=KE0[1 + [ τ 1e ! {| + τ 2 e ! { } ]] (€b!€1) ESPRIT 65 ESPRIT 66 1. Cas général 1. Cas général Exercice Récapitulatif (1/2) 2. 3. Systèmes du premier ordre Systèmes du deuxième ordre Exercice Récapitulatif (2/2) 2. 3. Systèmes du premier ordre Systèmes du deuxième ordre Présentation du système physique Enoncé de l’exercice F Ө Appliquer le principe fondamental de la dynamique relatif aux champs des moments au centre du gravité du système, c.-à-d. au point G. C F Transformer l’équation dans le domaine symbolique de Laplace. G Déterminer le coefficient d’amortissement ξ, la pulsation propre ω0 et le gain statique. J Donner l’allure de l’évolution temporelle de Ө(t) pour une excitation indicielle de courte durée. L/4 L/4 K K Caractéristiques du système Corrigé de l’exercice J: Moment d’inertie du système F: Effort d’excitation C: Frottement visqueux L: Longueur de la poutre L/2 L/2 K: Raideur du ressort ’: Angle d’excitation ESPRIT 67 ESPRIT 68 17
  • 18. 23/04/2012 Étude Temporelle 1. Cas général Exemple d’un modèle électrique (cas d’un MCC) 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires ESPRIT 69 70 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires De la même façon, on montre que:  − t − t   τ e τ1 − τ 2 e τ 2  ξ>1 y (t ) = k  1 − 1 τ1 −τ2          t − t  ξ=1 y(t ) = k 1 − 1 + e τ   τ      1  ξ<1 y (t ) = k 1 − e −ζ ωnt sin(ω p t + ϕ )   1−ζ 2    1−ζ 2 ϕ = arctg = arccosζ ζ 71 72 18
  • 19. 23/04/2012 Étude Temporelle 1. Cas général Étude Temporelle 1. Cas général 2. Systèmes du premier ordre 2. Systèmes du premier ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Des Systèmes Continus 3. Systèmes du deuxième ordre Linéaires Linéaires Pour ξ < 1, l'instant t1 du premier dépassement D1, s'appelle Différents cas d'excitation [WEB10] temps de pic ( tp). ζπ − y max − y ( ∞ ) 2 ζπ 1− ζ 2 D D1 (%) = =e 1− ζ 2 1 = e y (∞ ) D 2 π 2π t = t2 −t1 = p ω p ωp Pour ξ = 0.7, le temps de pic est le plus court et le système admet un seul dépassement, inférieur à 4% de la réponse finale. 73 ESPRIT 74 Étude Temporelle Des Systèmes Continus Linéaires Application N°1: Calculer les réponses indicielles unitaires des systèmes suivants : Applications 1 H1(p) = p(1+ p)(1+2p) 75 76 19
  • 20. 23/04/2012 Application N°3: (Système à Déphasage Non Application N°2: Minimale) Calculer la réponse impulsionnelle unitaire des On considère le système de transmittance : systèmes suivants : 1− p H ( p) = (1 + p )(1 + 2 p ) 1 H 1 ( p) = ( (0.5 + p) p 2 + p + 1 ) Calculer et représenter sa réponse indicielle unitaire. Préciser la valeur de la dérivée à l'origine. Conclure. 77 78 Application N°4: Application N°5: On considère le filtre RC suivant : Les courbes des figures suivantes correspondent à des réponses indicielles unitaires de systèmes d'ordre inférieur à 3. On demande d'identifier dans chaque cas le système correspondant. Le condensateur étant initialement déchargé, on ferme l'interrupteur K à l'instant t = 0. Calculer et représenter la sortie y(t). préciser la valeur en régime permanent de l'amplitude du signal y. 79 80 20
  • 21. 23/04/2012 Application N°5 (Suite): Application N°5 (Suite): : 81 82 Application N°5 (Suite): : Application N°5 (Suite): : 83 84 21
  • 22. 23/04/2012 Chapitre IV Approche harmonique des systèmes linéaires 1. Principe CHAP IV 2. Systèmes du premier ordre 3. Systèmes du deuxième ordre ANALYSE DES SYSTÈMES ASSERVIS LINÉAIRES CONTINUS 85 86 ANALYSE DES SYSTÈMES ASSERVIS 1. Définition d’un SAL Analyse des SAL 2. Schéma fonctionnel et FT LINÉAIRES CONTINUS 3. Performances des SAL Plan du Chapitre: Définition: 1. Définition d’un système asservi Un système asservi est un système dont une variable de sortie suit plus précisément que possible une variable d’entrée dite consigne, quelque soit l’effet des 2. Schéma fonctionnel et Fonction de transfert perturbations extérieures. On parle de: Régulation 3. Performances d’un système asservi Poursuite 87 C’est un système qui fonctionne en boucle fermée 88 22
  • 23. 23/04/2012 1. Définition d’un SAL 1. Définition d’un SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL systèmes à retour unitaire: systèmes à retour non unitaire: Fonction de transfert en Boucle fermée Fonction de transfert en Boucle Fermée 89 90 1. Définition d’un SAL 1. Définition d’un SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL Prise en compte des perturbations: Pour assurer le bon fonctionnement d’un système asservi, il faut garantir les 3 performances: Stabilité Précision Fonction de transfert en Boucle fermée Rapidité 91 92 23
  • 24. 23/04/2012 1. Définition d’un SAL 1. Définition d’un SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL • Définition de la STABILITE: • Stabilité des systèmes asservis: C’est la propriété physique selon laquelle, un système Un système est stable si à une entrée finie correspond écarté de sa position d’équilibre initiale par une une sortie finie: sollicitation extérieure, revient à sa position initiale dès que cette perturbation cesse. 93 94 1. Définition d’un SAL 1. Définition d’un SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL Un système est dit stable si toutes les racines de son Plusieurs méthodes existent pour vérifier la stabilité équation caractéristique sont à parties réelles des systèmes asservis et qui peuvent s’effectuer dans le strictement négatives domaine temporel ou fréquentiel (Bode, Nyquist,…) Remarque: Remarque: On a besoin de connaitre les pôles du système pour l’analyse de stabilité. 95 96 24
  • 25. 23/04/2012 1. Définition d’un SAL 1. Définition d’un SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL On appelle critère de Routh un critère algébrique permettant d’évaluer la stabilité d’un système sans connaitre ses pôles, à partir des coefficients du dénominateur D(p) de sa fonction de transfert en boucle fermée (FTBF). 97 98 1. Définition d’un SAL 1. Définition d’un SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL Analyse des SAL 2. 3. Schéma fonctionnel et FT Performances des SAL H(p) est la fonction de transfert du système bouclé: Enoncé du critère: Le système est stable si et seulement si tous les termes de la première colonne sont strictement positifs 99 100 25