3. Régulateurs et types de régulateurs

3.2 Régulateurs continus

3.2.1 Régulateur proportionnel (P)

Le régulateur P est le type de régulateur le plus simple. La grandeur réglante est directement proportionnelle à la différence de régulation e = w - x.

L’écart de statisme ep est désavantageux. Il s’obtient obligatoirement à partir de la loi de régulation : puisque la grandeur réglante y ne disparaît normalement pas, l’écart de statisme ep peut également ne pas disparaître.

L’écart de statisme ep peut être réduit en augmentant le gain de régulation Kp ou en diminuant la plage proportionnelle xp. Toutefois, l’instabilité inhérente aux oscillations de la boucle de régulation augmente simultanément et cette dernière peut devenir instable.



Réponse à un échelon dans le cas d’un gain de régulation différent Kp

3.2.2 Régulateur à action proportionnelle et dérivée (PD)

Outre l’action proportionnelle, une action proportionnelle à la vitesse est attribuée au régulateur PD. Cette action a une effet d’amortissement.

Cela permet de choisir un gain de régulation Kp plus élevé sans que le système ne commence à osciller.

Dès lors, le régulateur PD a en général un faible écart de statisme ep par rapport au régulateur P pur.

3.2.3 Régulateur à action proportionnelle et intégrale (PI)

Outre l’action proportionnelle, une action intégrale est attribuée au régulateur PI. L’action intégrale empêche un écart de statisme ep. Dès que la différence de régulation e n’est pas égale à zéro, l’intégrale additionne les écarts sur le temps et la grandeur de sortie du régulateur y augmente en continu. Finalement, la grandeur de sortie du régulateur y sera exactement aussi grande que l’écart de statisme ep sera nul.

L’action intégrale réduit la stabilité et l’action proportionnelle doit être réduite en conséquence.

This video explains the Proportional Integral (PI) controllers in a clear and detailed way. It includes an explanation of class excises.

3.2.4 Régulateur à action proportionnelle, intégrale et dérivée (PID)

Le régulateur PID est le type de régulateur le plus répandu. La grandeur réglante est calculée à partir de la différence de régulation e comme suit :

En raison de l’action intégrale, ce type de régulateur n’a aucun écart de statisme ep à l’instar du régulateur PI.

L’action dérivée est proportionnelle à la vitesse et a, dès lors, un effet d’amortissement.

3.2.5 Sens d’action d’un régulateur

Le sens d’action décrit dans quelle direction la grandeur de sortie du régulateur y change avec un signal d’entrée. On distingue le sens d’action direct du sens d’action inverse. La régulation du niveau connue sert d’exemple. Une régulation du niveau dans le réservoir peut se produire en modifiant l’arrivée ou l’écoulement.

  • Régulation via l’arrivée
    Le niveau (x) monte : l’arrivée (y) doit être étranglée.
    Une augmentation de la grandeur réglée x entraîne une diminution de la grandeur réglante y : Le sens d’action est inverse.

  • Régulation via l’écoulement

Le niveau (x) monte : l’écoulement (y) doit être augmenté.
Une augmentation de la grandeur réglée x entraîne une augmentation de la grandeur réglante y : Le sens d’action est direct.

Sens d’action et correction du point de fonctionnement dans l’exemple d’un régulateur P

Sens d’action sur une vanne de régulation pneumatique

La plupart du temps, le sens d’action peut être réglé sur le régulateur. Mais souvent, il est également possible de modifier le sens d’action sur l’actionneur.

La vanne de régulation pneumatique sert d’exemple. Selon le modèle, la pression de l’air ouvre ou ferme la vanne.

Ce comportement est parfois déjà défini par les exigences de sécurité. Dans ce cas, la vanne doit prendre une position déterminée prescrite par les règlements de sécurité lors de la coupure de l’énergie auxiliaire (chute de pression).

Example of direct control action on a pneumatic control valve

https://instrumentationtools.com/control-valve-working-animation/