Soutenance mémoire
Epidemiologie des morsures de serpent
Exemples de constitution de procédé :
La variation de vitesse d’un mobile : variateur de vitesse (pré-actionneur ou dans ce cas précis on parle de modulateur d’énergie), moteur (actionneur), réducteur+polie+courroie (effecteurs). Le chauffage d’un volume d’eau : gradateur (pré-actionneur ou modulateur d’énergie), réchauffeur ou thermoplongeur (actionneur), récipient (effecteur). Le pré-actionneur est le constituant de gestion d’énergie qui, sur ordre du régulateur, distribue une énergie disponible vers un actionneur. L’actionneur est un le dispositif qui convertit une énergie d’entrée en une énergie de sortie utilisable pour obtenir une action définie. L’effecteur est le constituant qui utilise l’énergie en provenance de l’actionneur pour conférer une valeur ajoutée à la matière d’oeuvre.
Notion de rapidité : C’est la capacité du système à atteindre dans les meilleurs délais son régime stable (valeur finale qui peut être différente de la valeur de consigne si le système est mal réglé). La rapidité d’un système est défini par son temps de réponse tr (plus tr est petit plus le système est dit rapide).[2] Figure .I.6 : Système lent, système rapide. Pour déterminer le temps de réponse d’un système :
– on trace une droite à 95% de la valeur finale Vf (3);
– on trace ensuite une droite à 105% de la valeur finale Vf (4).
Le temps de réponse à 5 % correspond à la différence entre le temps t2 (temps à partir duquel la courbe entre dans l’intervalle 95% /105% sans en sortir) et le temps t1 (temps à partir duquel la consigne est active).
L’évolution des technologies conduit à utiliser des machines nécessitant des vitesses de rotation précisent et variables pour l’entraînement d’engins industriels, systèmes robotique…etc. Dans notre étude, on s’intéresse aux moteurs à courant continu, car ils offrent une introduction facile au fonctionnement de ses homologues, en donnant des repères clairs. Les moteurs à courant continu ont pendant longtemps été les seuls aptes à la vitesse variable à large bande passante, comme dans le domaine robotique. Ils ont donc fait l’objet de nombreuses améliorations, et beaucoup de produits commercialisés aujourd’hui.
Description générale : Le moteur à courant continu comporte trois parties principales :
Le stator (« inducteur » 1) produit le champ magnétique ; on parle de flux d’excitation. Ce flux et ce champ sont orientés du pôle Nord vers le pôle Sud à l’extérieur de l’aimant.
Le champ magnétique est créé par un enroulement d’excitation alimenté en courant continu (« courant d’excitation ») OU par des aimants permanents collés à l’intérieur du stator. Deux types de machines existent donc :
La MCC à inducteur bobiné, et la MCC à aimants permanents.
Le rotor (« induit » 2) est formé d’un empilage de tôles magnétiques à faibles pertes et porte un bobinage solidaire de l’arbre. Ce bobinage est soumis au couple moteur et entraîné en rotation dans le flux inducteur ; c’est donc la partie tournante du moteur.
Le collecteur (3) est un ensemble de lames de cuivre où sont reliées les extrémités du bobinage de l’induit.
Les balais (ou charbons 4) sont situés au stator et frottent sur le collecteur en rotation.
Le dispositif collecteur / balais permet donc de faire circuler un courant dans l’induit.[4]
Principe de fonctionnement :
Un conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique est soumis à une force électromagnétique dont le sens est donné par règle des trois doigts de la main droite. (F= I* L /B), F : Pouce, I: index et B: Majeur. Le rotor se met donc à tourner. Quand le conducteur arrive en Y (figure de gauche ci-dessus) il faut changer le sens de la force en inversant le courant dans le conducteur pour que le rotor continue à tourner : C’est le rôle du collecteur. Grâce au collecteur, bien que la tension appliquée soit continue, le courant dans une spire inversera sous l’axe de commutation et la rotation pourra être permanente. Schéma de droite : dans la position 1, le courant parcourt la spire dans le sens ABCD et dans le sens contraire pour la position 2, grâce au système de balai-collecteur.
Fonctionnement : Son rôle est d’amplifier l’erreur pour que le système réagisse plus vivement, comme si l’erreur était plus grande qu’elle ne l’est en réalité. Il permet de vaincre les grandes inerties du système et diminue le temps de montée en donnant de la puissance au moteur (plus l’erreur est grande, plus on donne de puissance au moteur). Lorsque l’on augmente le gain ‘𝐾𝑃 ’, le système réagit plus vite et l’erreur statique s’en trouve améliorée, mais en contrepartie le système perd la stabilité. Le dépassement se fait de plus en plus grand, et le système peut même diverger dans le cas d’un ‘𝐾𝑃 ’ démesuré, sa fonction de transfert : [9]
Les boucles à verrouillage de phase (PLL en anglais pour Phase Locked Loop) sont des circuits intégrés très utilisés en électronique. Le principe de la PLL a été étudié en 1932, par Henri De BELLISCISE un ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité (invention française). Il s’agit donc comme leur nom l’indique d’un asservissement de phase dont le rôle est d’asservir la phase d’un oscillateur local à celle d’un signal extérieur. Les boucles à verrouillage de phase sont au coeur de nombreux matériels électroniques : synthétiseurs de fréquence, récepteurs de télévision, téléphones cellulaires,…
Conclusion générale
Durant mon projet, j’ai vu que la boucle de verrouillage à phase était une solution qui pouvait offrir de bonnes performances au contrôle de vitesse d’un moteur à courant continu et je peux l’utilisée dans divers circuits électronique et plusieurs applications. J’ai donné d’abord le schéma synoptique du la boucle de verrouillage à phase et son fonctionnement bloc, puis j’ai étudié trois applications avec réalisation pratique des circuits. Sans aucun doute, mon montage est loin d’être parfait ; des améliorations seraient donc possibles pour réaliser un circuit plus performant. Des critiques et commentaires des lecteurs apporteraient un plus.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Rappels sur les systèmes asservis.
I.1.Introduction
I.2.Définition
I.3.Schéma fonctionnel d’un système asservi
I.3.1.Comparateur
I.3.2.La chaine directe ou chaine d’action
I.3.2.1.Constitution de procédé
I.3.3.La chaine de retour ou chaine de réaction
I.3.4.Structure générale d’un système asservi
I.4.Classification des systèmes
I.4.1.Les système linéaires
I.4.1.1.Equation des systèmes linéaire
I.4.2.Les systèmes invariants
I.4.3.Les systèmes à modèles déterministes
I.4.4.Les systèmes asservis
I.4.4.1.Commande en boucle ouverte
I.4.4.2.Commande en boucle fermée
I.5.Performances des systèmes asservis
I.5.1.Notion de stabilité
I.5.2.Notion de rapidité
I.5.3.Notion de précision
I.6.Réponse particulière d’un système scalaire
I.6.1.Réponse impulsionnelle
I.6.2.Réponse indicielle
I.7.Réponse temporelle des systèmes
I.7.1.Réponse d’un système du premier ordre
I.7.1.1.Réponse à un échelon
I.7.1.2.Réponse à une rampe
I.7.1.3.Réponse à une impulsion
I.7.2.Réponse d’un système du second ordre
I.7.2.1.Réponse à un échelon
I.7.2.2.Réponse à une rampe
I.8.Conclusion
Chapitre II : Moteur à courant continu
II.1.Introduction
II.2.Description générale
II.3.Type de moteur à courant continu
II.3.1.Des moteurs à excitation indépendante
II.3.2.Des moteurs à excitation parallèle
II.3.3.Des moteurs à excitation série
II.3.4.Des moteurs à excitation composé
II.4.Schéma équivalente de moteur à courant continu
II.4.1.Fonction de transfert du moteur à courant continu
II.4.2.Les équations caractéristiques du moteur à coutant continu
II.5.Principe de fonctionnement
II.6.Equation de fonctionnement
II.6.1.Force électromotrice
II.6.2.Puissance utile (sur l’arbre en sortie)
II.6.3.Puissance absorbée (en entrée)
II.6.4.Pertes
II.7.Bilan de puissance pour un moteur
II.8.Conclusion
Chapitre III : Commande vitesse d’un MCC par la régulation PI
III.1.Introduction
III.2.Commande proportionnelle(P)
III.2.1.Principe
III.2.2.Fonctionnement
III.2.3.Schéma fonctionnel de régulateur (P)
III.2.4.Réponse indicielle
III.2.5.Réponse harmonique
III.2.6.Schéma électronique de commande (P)
III.2.7.Effet de régulation proportionnel
III.3.Commande proportionnelle-intégral (PI)
III.3.1.Principe
III.3.2.Fonctionnement
III.3.3.Schéma fonctionnel de régulateur PI
III.3.4.Réponse indicielle
III.3.5.Réponse harmonique
III.3.6.Schéma électronique de régulateur (PI)
III.3.7.Effets de commande proportionnelle-intégral (PI)
III.4.La commande (PI) en régulation de vitesse
III.5.Conclusion
Chapitre IV : Commande vitesse d’un MCC par PLL
IV.1.Introduction
IV.2.Principe de fonctionnement d’une PLL
IV.2.1.Les éléments d’une PLL
IV.2.1.1.L’oscillateur commandé en tension
IV.2.1.2.Le comparateur de phase
IV.2.1.3.Le filtre passe-bas
IV.2.1.3.1.Le filtre passe-bas passif(RC)
IV.2.1.3.2.Le filtre passe-bas actif
IV.2.2.Fonctionnement d’une PLL
IV.2.2.1.Plage de capture
IV.2.2.2.Plage de verrouillage
IV.2.2.3.Diagramme de changement d’état
IV.3.Les applications d’une PLL
IV.3.1.Synthétiseur de fréquence
Iv.3.2.Modulation et démodulation de fréquence
IV.3.3.Contrôle de vitesse de rotation d’un MCC
IV.4.Simulation sur proteus et réalisation pratique
IV.4.1.Fonctionnement
IV.5.Conclusion
Travaux pratique
Conclusion générale
Bibliographie
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