La régulation mixte
Face à une perturbation récurrente dont les effets sur la grandeur à régler sont importants, il peut être opportun de mettre en service une boucle de régulation dite mixteAssociation d'une boucle ouverte à une boucle fermée. .
Limite d'une monoboucle
La température de l'eau en sortie de l'échangeur est contrôlée par action sur le débit de vapeur.
Le transmetteur de température envoie le signal de mesure M au régulateur qui le compare à la valeur de consigne. En conséquence, le régulateur modifie le débit de vapeur.
En cas de variation du débit d'eau, la température en sortie de l'échangeur va varier après un certain délai. Ce n'est qu'alors que le régulateur va agir.
Pour anticiper cette variation de température à venir, on peut mettre en place un correcteur de tendance qui va agir directement sur la vanne de réglage du débit de vapeur dès que le débit de fluide va varier.
Ajout d'un correcteur de tendance
La mesure du débit est récupérée par le correcteur A/RAvance-Retard qui modifie en conséquence le signal de commande pour annuler les effets des fluctuations du débit.
Schéma fonctionnel
On a \[M(p)=H(p)\times Yr(p)- Hz(p)\times Z(p) \text{ et } Yr(p)=Yrc(p)=G(p)\times Z(p)\] car \(Yr_{0}(p)=0\)d'où \[M(p)=H(p) G(p) \times Z(p)- Hz(p)\times Z(p)\] \[M(p)=Z(p)(H(p) G(p) - Hz(p))\]
Pour annuler l'effet de la perturbation, c'est à dire revenir à la valeur \(M_{0}\), il faut que \(M(p)=0\) si et seulement si:
- \(Z(p)=0\) :solution triviale, il n'y a pas de perturbation
- \((H(p) G(p) - Hz(p))=0\)
sens d'action du régulateur et du correcteur
La vanne est NFNormalement Fermée: position de la vanne lorsqu'elle reçoit un signal de commande égal à 0% .
- Si la température de l'eau augmente, donc le signal de mesure augmente, il faut diminuer le débit de vapeur en fermant la vanne. Il est donc nécessaire de diminuer le signal de commande. Le régulateur est en sens inverse.
- Si le débit d'eau diminue, la température de l'eau augmentera à terme. Pour éviter cela, il faut diminuer le débit de vapeur en diminuant le signal de commande. Le correcteur de tendance est direct.
Mise en oeuvre pratique
Deux cas sont envisageables:Régulateur avec entrée Feed-Forward
Le régulateur dispose d'une entrée Feed-Forward ou un module de paramèrage adéquat. Dans ce cas, la gestion du signal de commande est réalisée de façon complètement transparente pour l'utilisateur.
Réalisation complète de la stratégie
A défaut d'entrée Feed-Forward, il est possible de réaliser une régulation mixte par l'emploi de blocs additionneur et multiplieur
A noter qu'il est alors nécessaire de paramètrer un biais (offset, centrage de bande), pour annuler la sortie du correcteur de tendance lorsque le système est au point de fonctionnement
Détermination du gain du correcteur de tendance
Trois méthodes sont envisageables:
- Identifier H(p) et Hz(p), pour calculer le gain du correcteur $$K_{c}=\dfrac{Kz}{K}$$
- Réaliser une perturbation, puis en manuel, modifier la valeur du signal de commande jusqu'à retruver mesure = consigne. Le gain du correcteur est alors $$K_{c}=\dfrac{\Delta Yr}{\Delta Z}$$
- Réaliser une perturbation, puis en automatique, attendre que le régulateur ait stabilisé la mesure à la consigne. Le gain du correcteur est alors $$K_{c}=\dfrac{\Delta Yr}{\Delta Z}$$
Résultats de simulation
Pour un système \(H(p)=\dfrac{M(p)}{Yr(p)}=\dfrac{2}{1+3p}\) et \(Hz(p)=\dfrac{M(p)}{Z(p)}=\dfrac{2e^{-2p}}{1+5p}\) et un régulateur en mode PI tel que \(A=2\) et \(Ti=10s\).
| Sans correction de tendance | Avec correction Kc=1 | Avec correction Kc=-1 |
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A suivre...