Cours de correcteur PID

Leçon 1 • Régulation en boucle ouverte ou en boucle fermée

Comparez les architectures de régulation par action anticipative et par rétroaction à l'aide de diagrammes de blocs. Les étudiants et étudiantes développeront une intuition quant à la nécessité de la rétroaction pour rejeter les perturbations.

Leçon 2 • Pourquoi la régulation automatique est importante

Examinez les conséquences réelles des procédés non régulés et les arguments économiques en faveur de l'automatisation. Ancrez l'ensemble du cours dans une motivation pratique.

Leçon 3 • Capteurs, actionneurs et transmetteurs

Couvrez le matériel physique qui relie un régulateur à un procédé. Les étudiants et étudiantes apprendront les plages de signaux, la mise à l'échelle et les modes de défaillance courants.

Leçon 4 • Terminologie des boucles de régulation

Standardisez des termes tels que consigne, erreur, variable de procédé et étendue (span) utilisés dans tous les chapitres suivants. Empêchez les erreurs d'interprétation des paramètres du régulateur.

Leçon 1 • Procédés d'ordre supérieur et intégrateurs

Étendez la modélisation aux procédés de second ordre et aux procédés purement intégrateurs courants dans la régulation de niveau et par lots. Préparez les étudiants et étudiantes aux défis du réglage dans les chapitres ultérieurs.

Leçon 2 • Modèles de procédé de premier ordre

Dérivez et appliquez le modèle à retard et de premier ordre (FOPDT) utilisé dans la plupart des méthodes de réglage PID. Les étudiants et étudiantes ajustent les paramètres FOPDT à partir de courbes de test par échelon.

Leçon 3 • Fonctions de transfert et diagrammes de blocs

Présentez les fonctions de transfert dans le domaine de Laplace comme une description compacte du procédé. Les étudiants et étudiantes manipulent des diagrammes de blocs pour trouver les fonctions de transfert en boucle fermée.

Leçon 4 • Comprendre la réponse du procédé

Présentez le concept de réponse dynamique et pourquoi il détermine les choix de conception du régulateur. Établissez le lien entre la physique du procédé et les descriptions mathématiques.

Leçon 1 • Sortie du régulateur et modes

Examinez les modes de sortie manuel, automatique et en cascade et le transfert sans à-coup entre eux. Les étudiants et étudiantes configurent la commutation de mode sans perturber le procédé.

Leçon 2 • Formes combinées de l'équation PID

Présentez les formes PID parallèle, série et idéale et expliquez comment les valeurs des paramètres diffèrent selon les formes. Les étudiants et étudiantes convertissent les paramètres avec précision entre les formes.

Leçon 3 • Action intégrale et remise à zéro (reset)

Expliquez comment l'action intégrale accumule l'erreur au fil du temps pour éliminer le décalage. Les étudiants et étudiantes apprendront la vitesse de remise à zéro, l'emballement intégral et les stratégies de protection contre l'emballement intégral.

Leçon 4 • Fondamentaux de l'action proportionnelle

Expliquez comment le gain proportionnel met à l'échelle l'erreur pour produire une sortie corrective. Les étudiants et étudiantes observent le comportement du décalage et comprennent pourquoi la régulation P seule présente une erreur en régime permanent.

Leçon 1 • Réglage basé sur l'IMC

Dérive les paramètres PID de la théorie de la régulation par modèle interne en utilisant une seule constante de temps en boucle fermée. Les étudiants et étudiantes règlent pour la robustesse en ajustant le paramètre lambda.

Leçon 2 • Réglage lambda pour les procédés intégrateurs

Adapte le réglage lambda spécifiquement pour les boucles intégratrices de niveau et de débit. Les étudiants et étudiantes évitent l'instabilité que les règles standard provoquent sur les procédés non autorégulants.

Leçon 3 • Règles de réglage de Ziegler-Nichols

Applique les méthodes classiques de Ziegler-Nichols en boucle ouverte et en boucle fermée aux modèles FOPDT. Les étudiants et étudiantes calculent Kp, Ti et Td et comprennent le biais agressif de la méthode.

Leçon 4 • Objectifs et compromis du réglage

Définit les critères de rendement (suivi de consigne, rejet de perturbation et robustesse) et montre qu'ils sont en conflit. Les étudiants et étudiantes choisissent les objectifs avant de sélectionner une méthode de réglage.

Leçon 1 • Robustesse face aux modifications du procédé

Analyse comment les variations du gain du procédé et de la constante de temps dégradent un régulateur à réglage fixe. Les étudiants et étudiantes appliquent des stratégies de déréglage pour maintenir la stabilité sur les plages de fonctionnement.

Leçon 2 • Indicateurs de rendement et analyse comparative

Quantifie le rendement de la boucle à l'aide du temps de montée, du dépassement, du temps d'établissement et des indices d'erreur intégrée. Les étudiants et étudiantes comparent une boucle réglée à un objectif de rendement défini.

Leçon 3 • Diagnostic des problèmes de rendement de la boucle

Enseigne la reconnaissance de formes sur les graphiques de tendance pour identifier l'oscillation, le décalage, la lenteur et le bruit. Les étudiants et étudiantes relient chaque symptôme à un ajustement de paramètre spécifique.

Leçon 4 • Marges de stabilité dans le domaine fréquentiel

Présente la marge de gain et la marge de phase comme mesures de robustesse dérivées des diagrammes de Bode. Les étudiants et étudiantes calculent les marges et les relient aux plages de gain de fonctionnement sécuritaires.

Leçon 1 • Intégration de la régulation par action anticipative

Ajoute un chemin d'action anticipative qui compense les perturbations mesurées avant qu'elles n'affectent la variable régulée. Les étudiants et étudiantes conçoivent des compensateurs d'action anticipative statiques et dynamiques.

Leçon 2 • Systèmes de régulation par rapport (ratio)

Configure la régulation par rapport pour maintenir une proportion fixe entre deux flux de procédé. Les étudiants et étudiantes appliquent des stations de rapport et gèrent les variations du flux sauvage (wild stream).

Leçon 3 • Conception de la régulation en cascade

Explique comment une boucle primaire externe pilote la consigne d'une boucle secondaire interne pour rejeter plus rapidement les perturbations internes. Les étudiants et étudiantes dimensionnent et règlent les deux boucles en séquence.

Leçon 4 • Prédicteur de Smith pour la compensation du temps mort

Applique la structure du prédicteur de Smith pour améliorer la régulation des procédés avec un temps mort important par rapport à la constante de temps. Les étudiants et étudiantes mettent en œuvre et règlent le modèle du prédicteur.

Leçon 1 • Algorithmes PID à temps discret

Convertit les équations PID continues en algorithmes de position et de vitesse adaptés à l'exécution numérique. Les étudiants et étudiantes choisissent le temps de balayage en fonction de la dynamique du procédé.

Leçon 2 • Conditionnement et filtrage des signaux

Applique des filtres d'entrée pour réduire le bruit de mesure avant qu'il n'entre dans le calcul PID. Les étudiants et étudiantes conçoivent des filtres de premier ordre et évaluent le compromis sur la constante de temps du filtre.

Leçon 3 • Mise en service et vérification de la boucle

Fournit une séquence de mise en service structurée, de la vérification du matériel à la remise en boucle fermée. Les étudiants et étudiantes exécutent des procédures de vérification de boucle et documentent les résultats.

Leçon 4 • Intégration des alarmes et des verrouillages

Intègre les alarmes de procédé et les verrouillages de sécurité à la logique du régulateur PID. Les étudiants et étudiantes configurent les limites d'alarme, les bandes mortes et les changements de mode pilotés par verrouillage.

Leçon 1 • Surveillance du rendement de la régulation

Implémente des méthodes statistiques et basées sur des indices pour surveiller en continu le rendement de la boucle sans inspection manuelle. Les étudiants et étudiantes calculent l'indice de Harris et les mesures basées sur la variance.

Leçon 2 • Réglage et mise à jour des paramètres

Définit quand et comment régler à nouveau une boucle après des modifications du procédé, le remplacement d'équipement ou une dégradation du rendement. Les étudiants et étudiantes suivent un protocole de réglage sécuritaire sur des boucles en service.

Leçon 3 • Diagnostic des vannes et actionneurs

Identifie les problèmes de vanne de régulation (striction, hystérésis et défauts de positionneur) qui provoquent des cycles limites. Les étudiants et étudiantes appliquent des tests par échelon et une analyse de signature pour quantifier l'état de la vanne.

Leçon 4 • Culture d'amélioration continue

Intègre l'amélioration du rendement des boucles dans les opérations courantes de l'usine à l'aide de KPI, d'audits et de réunions interfonctionnelles. Les étudiants et étudiantes conçoivent un programme de vérification de la santé des boucles.