Electronique - LD Didactic

P4.3.2.2
Electronique
Commande et régulation
Technique de régulation
Régulation de la luminosité
avec CASSY
Description tirée de CASSY Lab 2
CASSY Lab 2 (2011-06-07)
Pour charger des exemples et des
paramétrages, merci de bien vouloir
utiliser l'aide de CASSY Lab 2.
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CASSY Lab 2
Régulation de la luminosité
Description de l'expérience
Il s'agit de procéder à la régulation de la luminosité d'une lampe incandescente avec des résistances modifiées. On
utilise un régulateur PI. Un régulateur PI détermine l'écart de réglage w-x à partir de la valeur mesurée x = RA1 (résistance d'une LDR) et de la grandeur de référence w (valeur prescrite de la résistance de la LDR).
Ensemble avec la charge de base y0, on a pour le régulateur PI la grandeur de réglage y = y0 + KP*(w-x) + KI*ò(wx)*dt. Le coefficient de proportionnalité KP et le coefficient d'intégration KI peuvent être optimisés en tant que paramètres de la régulation de telle sorte qu'un écart de réglage w-x d'environ 0 se rétablisse le plus vite possible après
une perturbation (par ex. résistance série additionnelle, changement de la grandeur de référence w ou de la charge
de base y0).
Si on utilise seulement un régulateur P (KI = 0), un écart permanent w-x s'établit; il disparaît seulement à la mise en
œuvre d'une composante I.
Matériel requis
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
Sensor-CASSY
CASSY Lab 2
adaptateur source de courant
plaque à réseau, DIN A4
douille E10, filetage latéral
lot de 10 lampes à incandescence 3,8
V/0,07 A
interrupteur à bascule, unipolaire
photorésistance LDR05
résistance STE 10 Ω, 2 W
résistance STE 20 Ω, 2 W
résistance STE 47 Ω, 2 W
résistance STE 100 Ω, 2 W
paires de câbles, 100 cm, rouges et bleus
PC avec Windows XP/Vista/7
524 010 ou 524 013
524 220
524 031
576 74
579 05
505 10
579 13
578 02
577 20
577 23
577 28
577 32
501 46
Montage expérimental (voir schéma)
La source de tension S alimente la lampe incandescente via une résistance de protection de 100 Ω. La luminosité de
la lampe incandescente est mesurée par une résistance photosensible (LDR) en association avec l'adaptateur
source de courant à l'entrée A du CASSY.
Pour créer une perturbation, il est possible de connecter des résistances séries additionnelles avec l'interrupteur à
bascule. Un interrupteur à bascule fermé court-circuite la résistance série alors qu'un interrupteur à bascule ouvert
intègre la résistance série.
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CASSY Lab 2
Procédure expérimentale
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Charger les paramétrages
Faire tourner le potentiomètre de la source de tension S à fond vers la droite
La lampe incandescente est déjà allumée étant donné qu'une charge de base y0 de 0,5 est spécifiée. Cela signifie que la sortie PWM (MIL) S donne un rapport cyclique de 50 %.
Modifier la charge de base y0 à son gré; pour ce faire, définir la valeur du paramètre de manière appropriée dans
les paramétrages y0 (appuyer sur y0 avec le bouton droit de la souris)
Entrer la résistance mesurée comme grandeur de référence w; pour ce faire, déplacer l'aiguille de l'instrument
d'affichage avec la souris ou définir la valeur du paramètre de manière appropriée dans les paramétrages w (bouton droit de la souris)
Lancer la régulation avec
et l'interrompre plus tard à nouveau avec
Une perturbation peut être appliquée pendant la régulation; il est par exemple possible de connecter une résistance série ou de modifier la grandeur de référence ou la charge de base
Pour optimiser le régulateur, le coefficient de proportionnalité K P et le coefficient d'intégration KI peuvent être variés; il suffit pour cela de définir les valeurs de manière appropriée dans les paramétrages KP ou KI (bouton droit
de la souris)
Exploitation
La qualité du régulateur apparaît très distinctement sur les courbes relevées. La ligne noire correspond à la grandeur
de référence w (valeur prescrite). La courbe rouge correspond à la valeur réglée x (valeur mesurée) et devrait à nouveau rapidement se rapprocher de la courbe noire après une perturbation. La courbe bleue représente la grandeur
de réglage y et correspond donc à la tension de la lampe.
Optimisation empirique du régulateur PI de la luminosité
Les valeurs choisies pour KP et KI doivent être négatives étant donné que la valeur mesurée de la résistance du
capteur et adaptateur de signaux diminue au fur et à mesure que la tension à la source de tension S augmente.
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Régler KI sur 0, augmenter KP par pas adéquats (par ex. de –0,1) jusqu'à ce que la boucle de régulation oscille.
À nouveau réduire KP jusqu'à ce que les oscillations s'évanouïssent. Un écart permanent s'établit.
Augmenter KI par pas adéquats (par ex. de 10*KP) jusqu'à ce que des oscillations s'établissent à nouveau.
À nouveau réduire KI jusqu'à ce que les oscillations s'évanouïssent. Plus K I diminue, plus le régulateur est lent.
Dans l'exemple, on a KP=0,5 et KI=5 /s.
Variation automatique de la grandeur de référence
La grandeur de référence w (valeur prescrite) peut non seulement être modifiée manuellement, mais aussi automatiquement. Pour ce faire, entrer par exemple 1+0,5*sin(360*t/20) comme formule dans les paramétrages w. Une évolution sinusoïdale de la résistance de la LDR entre 0,5 kΩ et 1,5 kΩ avec une période de 20 s est ainsi régulée.
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