Cours de servomécanisme

Leçon 1 • Unités physiques et variables du système

Établit les grandeurs physiques — position, vitesse, couple et courant — utilisées dans l'analyse des asservissements. Assure la cohérence des unités pour la modélisation mathématique ultérieure.

Leçon 2 • Composants essentiels d'un asservissement

Identifie les actionneurs, capteurs, régulateurs et éléments du processus dans une boucle d'asservissement. Relie chaque composant à son rôle fonctionnel.

Leçon 3 • Introduction aux systèmes de régulation

Définit la régulation en boucle ouverte par rapport à la régulation en boucle fermée et établit pourquoi le retour d'information est essentiel. Définit le vocabulaire utilisé tout au long du cours.

Leçon 1 • Transformée de Laplace et fonctions de transfert

Convertit les équations différentielles temporelles en fonctions de transfert dans le domaine de Laplace. Permet une manipulation algébrique de la dynamique des systèmes.

Leçon 2 • Équations différentielles pour les systèmes mécaniques

Applique les lois de Newton pour dériver les équations du mouvement pour les charges en rotation et en translation. Établit la base mathématique pour la dérivation de la fonction de transfert.

Leçon 3 • Modélisation des circuits électriques

Modélise les circuits d'induit des moteurs à courant continu et les étages d'amplification à l'aide des lois de Kirchhoff. Relie la dynamique électrique aux équations de charge mécanique.

Leçon 4 • Validation et simplification des modèles

Compare les prédictions du modèle aux données mesurées et applique des techniques de réduction d'ordre. Garantit que les modèles sont précis et pourtant calculatoirement traitables.

Leçon 1 • Signaux d'essai standard et réponse du système

Définit les signaux d'entrée échelon, rampe et parabolique et dérive les réponses de sortie correspondantes. Fournit une base cohérente pour comparer les performances du système.

Leçon 2 • Analyse de l'erreur en régime permanent

Calcule les constantes d'erreur de position, de vitesse et d'accélération pour différents types de systèmes. Détermine comment le type de système affecte la précision de poursuite.

Leçon 3 • Spécifications de la réponse transitoire

Quantifie le temps de montée, le temps de pic, le dépassement et le temps d'établissement à partir des réponses indicielles. Relie ces métriques au coefficient d'amortissement et à la fréquence propre.

Leçon 1 • Évaluation de la marge de gain et de la marge de phase

Définit la marge de gain et la marge de phase comme indicateurs quantitatifs de stabilité. Établit des directives de marge minimale pour un fonctionnement robuste de l'asservissement.

Leçon 2 • Critère de stabilité de Nyquist

Applique le critère de Nyquist pour déterminer la stabilité en boucle fermée à partir de la réponse fréquentielle en boucle ouverte. Traite les systèmes avec pôles dans le demi-plan droit et retards.

Leçon 3 • Sensibilité et sensibilité complémentaire

Introduit les fonctions de sensibilité pour quantifier le rejet de perturbation et la robustesse. Relie les objectifs de mise en forme de la boucle aux limites de la fonction de sensibilité.

Leçon 4 • Construction et interprétation des diagrammes de Bode

Construit les diagrammes de Bode de gain et de phase à partir des fonctions de transfert à l'aide d'approximations asymptotiques. Identifie les fréquences de coupure en gain et en phase.

Leçon 1 • Sélection du gain à l'aide du lieu des racines

Sélectionne le gain du régulateur pour atteindre le coefficient d'amortissement et la fréquence propre souhaités sur le lieu des racines. Vérifie les spécifications de performance par le placement des pôles en boucle fermée.

Leçon 2 • Lieu des racines pour la conception de systèmes

Étend le lieu des racines pour évaluer l'effet de l'ajout de pôles et de zéros via des compensateurs. Prépare les étudiants à la conception de régulateurs dans le chapitre suivant.

Leçon 3 • Règles de construction du lieu des racines

Dérive les règles régissant les branches du lieu des racines lorsque le gain varie de zéro à l'infini. Permet la prédiction graphique des trajectoires des pôles en boucle fermée.

Leçon 1 • Compensation avance-retard et réjecteur

Combine des éléments avance et retard pour améliorer simultanément la réponse transitoire et la précision en régime permanent. Introduit les filtres réjecteurs pour la suppression des résonances.

Leçon 2 • Retour d'état et placement de pôles

Conçoit des régulateurs par retour d'état complet en plaçant tous les pôles en boucle fermée à des emplacements spécifiés. Introduit l'augmentation intégrale pour une erreur en régime permanent nulle.

Leçon 3 • Structure et réglage du régulateur PID

Explique les actions proportionnelle, intégrale et dérivée et leurs effets individuels sur la réponse de l'asservissement. Couvre les méthodes de réglage de Ziegler-Nichols et les méthodes analytiques.

Leçon 4 • Conception d'un compensateur à retard

Conçoit des réseaux à retard de phase pour améliorer la précision en régime permanent sans réduire significativement les marges de stabilité. Aborde l'augmentation du gain aux basses fréquences.

Leçon 1 • Moteurs et variateurs d'asservissement à courant alternatif

Décrit les variateurs d'asservissement pour moteurs synchrones à aimants permanents et pour moteurs asynchrones, ainsi que leurs principes de commande vectorielle. Relie la sortie du variateur à la régulation de position et de vitesse en boucle fermée.

Leçon 2 • Sélection et interface des amplificateurs de variateur

Couvre les topologies d'amplificateurs MLI, la limitation de courant et les interfaces de commande analogiques/numériques. Guide les étudiants à travers la mise en service et la configuration de la protection du variateur.

Leçon 3 • Moteurs d'asservissement à courant continu et sans balais

Compare les moteurs à courant continu avec et sans balais en termes de caractéristiques couple-vitesse et de complexité de commande. Couvre les configurations de bobinage et les calibres thermiques.

Leçon 4 • Capteurs de retour de position et de vitesse

Évalue les codeurs, résolveurs, tachymètres et règles linéaires pour le retour de position et de vitesse. Aborde la résolution, la précision et le conditionnement du signal.

Leçon 1 • Régulation adaptative et par gain préprogrammé

Introduit l'adaptation de paramètres et le gain préprogrammé pour gérer l'inertie de charge et le frottement variables. Couvre la structure de la régulation adaptative avec modèle de référence pour les applications d'asservissement.

Leçon 2 • Observateurs de perturbation et compensation de frottement

Conçoit des observateurs de perturbation pour estimer et rejeter les perturbations de couple en temps réel. Applique des modèles de frottement pour compenser les effets de Coulomb et de Stribeck.

Leçon 3 • Régulation numérique et discrétisation

Convertit les régulateurs continus en implémentations temporelles discrètes à l'aide de la transformée en Z. Aborde la sélection de la fréquence d'échantillonnage, la quantification et le retard de calcul.

Leçon 4 • Régulation en cascade et multi-boucle

Structure les boucles de position, de vitesse et de courant dans une hiérarchie en cascade pour améliorer le rejet de perturbations et la bande passante. Établit les règles de séparation de bande passante entre les boucles.