dans le tutoriel précédent sur les systèmes électroniques, nous avons vu qu’un système peut être défini comme un ensemble de sous-systèmes qui dirigent ou contrôlent un signal d’entrée pour produire la condition de sortie souhaitée.
la fonction de tout système électronique est de réguler automatiquement la sortie et de la maintenir dans la valeur d’entrée ou « point de consigne”souhaitée par les systèmes. Si l’entrée du système change pour une raison quelconque, la sortie du système doit répondre en conséquence et se Modifier pour refléter la nouvelle valeur d’entrée.,
de même, si quelque chose arrive à perturber la sortie du système sans aucune modification de la valeur d’entrée, la sortie doit répondre en revenant à sa valeur définie précédente. Dans le passé, les systèmes de contrôle électrique étaient essentiellement manuels ou ce qu’on appelle un système en boucle ouverte avec très peu de fonctions de contrôle automatique ou de rétroaction intégrées pour réguler la variable de processus afin de maintenir le niveau ou la valeur de sortie souhaité.
par exemple, un sèche-linge électrique., Selon la quantité de vêtements ou la façon dont ils sont mouillés, un utilisateur ou un opérateur réglerait une minuterie (contrôleur) pour dire 30 minutes et à la fin des 30 minutes, Le séchoir s’arrêtera automatiquement et s’éteindra même si les vêtements sont encore mouillés ou humides.
dans ce cas, l’action de contrôle est l’opérateur manuel évaluant l’humidité des vêtements et réglant le processus (le séchoir) en conséquence.
ainsi, dans cet exemple, le sèche-linge serait un système en boucle ouverte car il ne surveille ni ne mesure l’état du signal de sortie, qui est la sécheresse des vêtements., Ensuite, la précision du processus de séchage, ou le succès de sécher les vêtements dépendra de l’expérience de l’utilisateur (exploitant).
cependant, l’utilisateur peut ajuster ou affiner le processus de séchage du système à tout moment en augmentant ou en diminuant le temps de séchage des contrôleurs de synchronisation, s’il pense que le processus de séchage d’origine ne sera pas respecté. Par exemple, augmenter le contrôleur de synchronisation à 40 minutes pour prolonger le processus de séchage. Considérez le schéma fonctionnel en boucle ouverte suivant.,
système de séchage en boucle ouverte
ensuite, un système en boucle ouverte, également appelé système sans rétroaction, est un type de système de contrôle continu dans lequel la sortie n’a aucune influence ou effet sur l’action de contrôle du signal d’entrée. En d’autres termes, dans un système de contrôle en boucle ouverte, la sortie n’est ni mesurée ni « renvoyée” pour comparaison avec l’entrée. Par conséquent, un système en boucle ouverte est censé suivre fidèlement sa commande d’entrée ou son point de consigne quel que soit le résultat final.,
de plus, un système en boucle ouverte n’a aucune connaissance de la condition de sortie et ne peut donc pas auto-corriger les erreurs qu’il pourrait faire lorsque la valeur prédéfinie dérive, même si cela entraîne de grands écarts par rapport à la valeur prédéfinie.
un autre inconvénient des systèmes à boucle ouverte est qu’ils sont mal équipés pour gérer les perturbations ou les changements dans les conditions qui peuvent réduire sa capacité à accomplir la tâche souhaitée. Par exemple, la porte s’ouvre et la chaleur est perdue., Le contrôleur de synchronisation continue indépendamment pendant les 30 minutes complètes, mais les vêtements ne sont pas chauffés ou séchés à la fin du processus de séchage. C’est parce qu’il n’y a aucune information renvoyée pour maintenir une température constante.
ensuite, nous pouvons voir que les erreurs du système en boucle ouverte peuvent perturber le processus de séchage et nécessitent donc une attention de surveillance supplémentaire d’un utilisateur (opérateur)., Le problème avec cette approche de contrôle anticipé est que l’utilisateur devrait examiner fréquemment la température du processus et prendre toute mesure de contrôle corrective chaque fois que le processus de séchage s’écarte de sa valeur souhaitée de séchage des vêtements., Ce type de commande manuelle en boucle ouverte qui réagit avant qu’une erreur ne se produise réellement est appelé commande D’avance
l’Objectif du contrôle d’avance, également appelé contrôle prédictif, est de mesurer ou de prédire les perturbations potentielles en boucle ouverte et de les compenser manuellement avant que la variable contrôlée ne s’écarte trop du point de consigne Ainsi, pour notre exemple simple ci-dessus, si la porte du séchoir était ouverte, elle serait détectée et fermée, ce qui permettrait au processus de séchage de se poursuivre.,
s’il est appliqué correctement, l’écart entre les vêtements mouillés et les vêtements secs à la fin des 30 minutes serait minime si l’utilisateur répondait très rapidement à la situation d’erreur (porte ouverte). Cependant, cette approche d’avance peut ne pas être complètement précise si le système change, par exemple la baisse de température de séchage n’a pas été remarquée pendant le processus de 30 minutes.
ensuite, nous pouvons définir les principales caractéristiques d’un « système en boucle ouverte” comme étant:
- Il n’y a pas de comparaison entre les valeurs réelles et souhaitées.,
- Un système en boucle ouverte n’a pas d’autorégulation ou d’action de contrôle sur la valeur de sortie.
- chaque réglage d’entrée détermine une position de fonctionnement fixe pour le contrôleur.
- Les changements ou perturbations dans les conditions externes n’entraînent pas de changement direct de sortie (sauf si le réglage du contrôleur est modifié manuellement).
tout système en boucle ouverte peut être représenté sous la forme de plusieurs blocs en cascade en série ou d’un seul schéma fonctionnel avec une entrée et une sortie., Le schéma fonctionnel d’un système à boucle ouverte montre que le chemin du signal de l’entrée à la sortie représente un chemin linéaire sans boucle de rétroaction et pour tout type de système de commande, l’entrée reçoit la désignation θi et la sortie θo.
Généralement, nous n’avons pas besoin de manipuler le diagramme en boucle ouverte pour calculer sa fonction de transfert réelle. Nous pouvons simplement écrire les relations ou les équations appropriées à partir de chaque schéma fonctionnel, puis calculer la fonction de transfert finale à partir de ces équations comme indiqué.,3>
la fonction de transfert de chaque bloc est donc:
la fonction de transfert globale est donnée comme:
alors le gain en boucle ouverte est donné simplement comme:
lorsque G représente la fonction de transfert du système ou du sous-système, il peut être réécrit comme: G(S) = ΘO(s)/θi(s)
les systèmes de contrôle en boucle ouverte sont souvent utilisés avec des processus qui nécessitent le séquençage d’événements à l’aide de signaux « On-Off”., Par exemple, une machine à laver qui nécessite que l’eau soit allumée « ON” puis, lorsqu’elle est pleine, « OFF”, suivie de l’élément chauffant « ON” pour chauffer l’eau, puis à une température appropriée, « OFF”, etc.
ce type de commande en boucle ouverte « MARCHE-ARRÊT” convient aux systèmes où les changements de charge se produisent lentement et le processus est très lent, nécessitant des modifications peu fréquentes de l’action de commande par un opérateur.,
systèmes de contrôle en boucle ouverte résumé
Nous avons vu qu’un contrôleur peut manipuler ses entrées pour obtenir l’effet désiré sur la sortie d’un système. Un type de système de contrôle dans lequel la sortie n’a aucune influence ou effet sur l’action de contrôle du signal d’entrée est appelé système en boucle ouverte.
un « système en boucle ouverte” est défini par le fait que le signal ou la condition de sortie n’est ni mesuré ni « renvoyé” pour comparaison avec le signal d’entrée ou le point de consigne du système. Par conséquent, les systèmes en boucle ouverte sont communément appelés « systèmes sans rétroaction”.,
de plus, comme un système en boucle ouverte n’utilise pas de rétroaction pour déterminer si sa sortie requise a été atteinte, il « suppose” que l’objectif souhaité de l’entrée a été réussi parce qu’il ne peut pas corriger les erreurs qu’il pourrait faire et ne peut donc pas compenser les perturbations externes au système.
commande de moteur en boucle ouverte
ainsi, par exemple, supposons le contrôleur de Moteur À COURANT CONTINU comme indiqué. La vitesse de rotation du moteur dépendra de la tension fournie à l’amplificateur (le contrôleur) par le potentiomètre., La valeur de la tension d’entrée pourrait être proportionnelle à la position du potentiomètre.
Si le potentiomètre est déplacé vers le haut de la résistance à maximum de tension positive sera fourni à l’amplificateur représentant pleine vitesse. De même, si l’essuie-glace du potentiomètre est déplacé vers le bas de la résistance, une tension nulle sera fournie représentant une vitesse ou un arrêt très lent.,
alors la position du curseur des potentiomètres représente l’entrée, θi qui est amplifiée par l’amplificateur (contrôleur) pour entraîner le Moteur À COURANT CONTINU (process) à une vitesse définie N représentant la sortie, θo du système. Le moteur continuera à tourner à une vitesse fixe déterminé par la position du potentiomètre.
comme le chemin du signal de l’entrée à la sortie est un chemin direct ne faisant partie d’aucune boucle, le gain global du système correspond aux valeurs en cascade des gains individuels du potentiomètre, de l’amplificateur, du moteur et de la charge., Il est clairement souhaitable que la vitesse de sortie du moteur soit identique à la position du potentiomètre, donnant le gain global du système comme unité.
cependant, les gains individuels du potentiomètre, de l’amplificateur et du moteur peuvent varier dans le temps avec des changements de tension d’alimentation ou de température, ou la charge du moteur peut augmenter, ce qui représente des perturbations externes au système de commande du moteur en boucle ouverte.,
Mais l’utilisateur finira par prendre conscience de la modification des performances du système (changement de vitesse du moteur) et pourra la corriger en augmentant ou en diminuant le signal d’entrée des potentiomètres en conséquence pour maintenir la vitesse d’origine ou souhaitée.
Les avantages de ce type de « commande de moteur en boucle ouverte” sont qu’il est potentiellement bon marché et simple à mettre en œuvre, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans des systèmes bien définis, car la relation entre l’entrée et la sortie est directe et n’est influencée par aucune perturbation extérieure., Malheureusement, ce type de système en boucle ouverte est inadéquat car les variations ou les perturbations du système affectent la vitesse du moteur. Ensuite, une autre forme de contrôle est nécessaire.
dans le prochain tutoriel sur les systèmes électroniques, nous examinerons l’effet de renvoyer une partie du signal de sortie à l’entrée afin que le contrôle du système soit basé sur la différence entre les valeurs réelles et souhaitées. Ce type de système de contrôle électronique est appelé contrôle en boucle fermée.,
