Régulation de température

[invite26f5128d]

Bonjour à tous,
voici le circuit que j'ai à étudier:



Ce que je dois faire:
réguler la température de retour condenseur, c'est à dire la température qui rentre dans la pompe à chaleur du côté chaud.
Pour cela, j'ai réalisé un programme (Labview) permettant de piloter la vanne qui fait rentrer plus ou moins de l'eau du réseau dans l'échangeur chaud afin de s'approcher au plus près de la vaeur de consigne préalablement choisie. Mon programme compare toutes les 5 secondes la différence entre la température mesurée (sonde) et la température de consigne et agit en conséquence sur la vanne en lui appliquant une tension qui va faire plus ou moins rentrer de l'eau du réseau dans l'échangeur. Mon programme joue donc le rôle d'un correcteur proportionnel:
Tension U = K.(T°sonde-T°consigne)

Voici la température mesurée par la sonde au cours du temps:



1/ Ma 1ère interrogation est pourquoi on obtient des oscillations autour de la consigne? Un correcteur proportionnel n'est-il pas connu pour stabilser la valeur mesurée avec une erreur statique?

2/ Ma 2ème question est comment choisir la valeur de K?
En sachant que j'ai essayé d'identifier le processus en passant manuellement d'une ouverture de vanne de 27% à 17% (peut-on considérer cela comme un échelon?) et que j'ai observé la réponse suivante:



Merci à tous et en particulier à ceux qui pourront m'aider.



N'hésiter pas si vous avez des questions concernant le fonctionnement ou autres.

[invitec35bc9ea]

Ma 1ère interrogation est pourquoi on obtient des oscillations autour de la consigne?

tu auras toujours des oscillations du fait meme de l'asservissement. l'important c'est l'amplitude des oscillations. à toi de voir si 1°C est acceptable ou pas.

Un correcteur proportionnel n'est-il pas connu pour stabilser la valeur mesurée avec une erreur statique?

si, mais ça veut pas dire qu'il n'y aura plus d'oscillations. ça veut simplement dire qu'en regimen permanent (là ou lamplitude des oscillations ne sort plus d'un domaine donné. on prends generalement 5%) la valeur moyenne sera eloignée de la consigne de la valeur de l'erreur statique.
pour le choix de K, il te faut deja caracteriser ton systeme en BF sans correcteur coté rapidité et precision, puis te definir des objectifs sur ces deux parmetres. ensuiste seulement tu pourras choisir ton K.

[invite26f5128d]

D'accord, merci beaucoup!

Par contre, je n'ai pas compris ceci dans le cas de mon système:

pour le choix de K, il te faut deja caracteriser ton systeme en BF sans correcteur coté rapidité et precision, puis te definir des objectifs sur ces deux parmetres

Le fait de regarder la réponse du système quand je passe manuellement d'une ouverture de vanne de 27% à 17% est-il correct pour caractériser mon système?

Merci d'avance.

[Jack]

Ma 1ère interrogation est pourquoi on obtient des oscillations autour de la consigne?

Le système est probablement non linéaire.

Un correcteur proportionnel n'est-il pas connu pour stabilser la valeur mesurée avec une erreur statique

Non. Tout dépend là encore du système et en particulier de son ordre. Tu n'obtiendra pas la même type d'erreur avec un correcteur proportionnel dans un asservissement de vitesse ou de position.

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[gcortex]

Dans la réalité, un système thermique présente un retard pur qui le rend instable

[invite2313209787891133]

Avec une belle réponse comme celle ci tu dois pouvoir obtenir une régulation précise sans probleme, à condition d'utiliser également une action intégrale.

[invite26f5128d]

Merci!

Ma question maintenant est comment caractériser le système permettant ainsi de trouver la bonne valeur de K? L'image 3 me permet-elle de faire une identifiaction? La méthode que j'ai effectué pour arriver à cette réponse en image 3 est-elle adaptée?

Merci encore.

[invite9052eec1]

Bonjour,

Il ne faut pas confondre je pense de la régulation analogique avec de la régulation numérique.

En analogique, la réponse se fait en temps réel, en numérique, la fréquence d'échantillonage est à prendre en compte (ici toutes les 5 secondes), et entre 2 échantillions, il peut se passer pas mal de chose "hors contrôle".

Et bien entendu, si le systéme à réguler à un temps de réponse beaucoup plus rapide que 5 s, la régulation risque d'être dans les choux.

Il me semble qu'il est d'usage de dire que la période d'échantillonnage doit être au moins 10 fois inférieur au temps de réponse du systéme.

Par exemple si ton systéme réagit en 1 s à une consigne donnée, tu devrait mesurer au moins toutes les 1/10 de secondes la température pour corriger la consigne et avoir un systéme stable.

Je présume qu'ici, le systéme est lent et à un temps de réponse de + de 5s?

Pour le 2 éme point.

Pour ma part, je dirais qu'il aurait fallut prendre une mesure sur un temps plus long pour voir l'état final et determiner le temps de réponse de ton systéme.

Mais d'une maniére general, je trouve que la régulation est bonne, pour une consigne de 45°, la température oscille entre 44 et 46° C, c'est pas mal non?

A+

[invite26f5128d]

Ok d'accord mais je m'interroge encore comment caractériser mon système, l'identifier, qui me permette de trouver la bonne valeur de K? La méthode que j'ai effectué pour arriver à cette réponse en image 3 est-elle adaptée?

Merci!

[invite9052eec1]

Bonsoir,

La variation de 27 à 17% est un echelon.

Par contre, a tu fais cette mesure en boucle ouverte, c'est à dire sans correcteur) ?

Et comme je l'ai dis plus haut, il faudrait je pense avoir une mesure sur un plus long temps pour voir à quelle valeur finale (en température) cela se stabilise et en combien de temps.

A+

[invite26f5128d]

Bonsoir,

Oui j'ai effectué la mesure en boucle ouverte (sans correcteur), je vais donc faire l'acquisition sur une plus longue durée en esperant que cela se stabilise et je reviendrais ici pour vous faire part de la réponse que j'ai obtenue.
Même si j'applique une variation de 1% on peut aussi considérer cela comme un échelon? Comment définit-on un échelon?

[invite2313209787891133]

Bonsoir,

Oui j'ai effectué la mesure en boucle ouverte (sans correcteur), je vais donc faire l'acquisition sur une plus longue durée en esperant que cela se stabilise...

Même si j'applique une variation de 1% on peut aussi considérer cela comme un échelon? Comment définit-on un échelon?

Il faut de toute façon faire des échelons à differentes valeurs, car il est toujours possible que ton actionneur ne soit pas idéal (notamment les fameux "durs" sur les vannes pneumatiques), ce qui impliquerait une correction supplementaire en sortie.

Par contre je m'interroge que la pertinence du procédé; utiliser de l'eau du reseau pour perdre de l'energie et l'evacuer à l'egout c'est un peu du "n'importe quoi"; on t'as imposé le procédé ?

[invite2313209787891133]

Pas besoin d'augmenter la fréquence d'échantillonage; la nature même du procédé est une indication de la stabilité de la mesure; la temperature n'a aucune raison de faire des bonds entre 2 mesures. De plus la reponse est très "propre".
Pas besoin non plus d'augmenter la durée d'acquisition; la courbe permet de voir tout de suite qu'il s'agit d'un procédé naturellement instable (caracteristique qui n'a rien à voir avec le temps de réponse comme le disait quelqu'un un peu plus haut).

Par contre il manque une donnée essentielle: L'échelle de mesure. En regulation on ne compare que des % d'echelle, une temperature qui passe de 28 à 36°C ça ne veux pas dire grand chose (l'echelle pourrait tres bien s'étendre de 25 à 40°C, ou de -50 à 1000°C, ce qui impliquerait un gain totalement différent.)

[invite9052eec1]

Pas besoin d'augmenter la fréquence d'échantillonage; la nature même du procédé est une indication de la stabilité de la mesure; la temperature n'a aucune raison de faire des bonds entre 2 mesures. De plus la reponse est très "propre".
Pas besoin non plus d'augmenter la durée d'acquisition; la courbe permet de voir tout de suite qu'il s'agit d'un procédé naturellement instable

Bonsoir,

Je ne voudrais pas contredire les spécialistes, mais si le procédé est naturellement instable, pourquoi aurait-il des raisons d'être stable?

Personnellement, selon ce que je vois de la réponse à l'échelon, si je prolonge la courbe, le système monte indéfiniment en température, ce qui est pratiquement impossible, donc je déduis que la réponse à l'échelon telle que présentée ici est incomplète.

D'autre part, je pense sincèrement que la période d'échantillonnage importe un peu dans la précision de la régulation, sinon, pourquoi pas prendre ne prendre qu'une mesure par jour et ajuster la température une fois par jour en fonction de cette mesure.

A+