Rapport de projet de fin d’étude

1 Ann e Universitaire 2010/2011R alis Par :Encadr Par : -Soumya sekhsokh Mohammed RABI -Kawtar oukiliRapport de projet de fin d tude22 ETUDE D UNE BOUCLE DEREGULATION DE NIVEAU :- IMPLEMENTATION DUREGULATEUR ET REGLAGEDU et I : tude th de la r gulation automatique d un proc d ..62- D finition de la r gulation Asservissement et r R gulation en boucle R gulation en boucle ferm R gulateur Identification du proc d .. Identification en boucle M M thode directe : confrontation de la r ponse th orique et exp M thode de M thode de M thode rapide pour un proc d int Identification en boucle ferm Premier Deuxi me R glage de proc d .. M thodes de r glage exp rimentales .. M thode de r glage en boucle ouverte de M thode de r glage en boucle ferm e de M thodes de r glage fr II : tude pratique.

2 1-Pr sentation du proc d ..2- Les l ments de la boucle de r gulation .. Le Caract ristiques du L organe de Caract ristiques Caract ristique d bit-ouverture .. Le r Identification ..5-Etude en simulation du r glage du proc d .. Gain critique du syst Performances d une r gulation retour R glage Autosyntonisations ou autor glage .. R glage dans le domaine fr quentielle .. Conclusion .. Robustesse-Sensibilit Conclusion g n ;.. R f tiens remercier dans un premier temps, toute l quipep dagogique de l' cole sup rieure de technologie et lesintervenants professionnels responsables de la formation g nie desproc d d entamer ce Rapport , nous profitons de l occasion pourremercier tout d abord notre professeurMonsieur MohammedRabiqui n a pas cess de nous encourager pendant la dur e duprojet, ainsi pour sa g n rosit en mati re de formation etd encadrement.

3 Nous le remercions galementpour l aide et lesconseils concernant les missions voqu es dans ce Rapport , qu ilnous a apport lors des diff rents suivis, et la confiance qu il nousa t moign .Nous tenons remercier nos professeurs de nous avoir incit s travailler en mettant notre disposition leurs exp riences et leurscomp et symbolesSymbolesD signationKRGain proportionnel du r gulateurTiAction int grale (s)TdAction d riv (s)DD passement (%)ycConsigne (% ou mA)y et Y(t)Grandeur r gl e et sa variation (% ou mA)yc0, y0 Consigne et grandeur r gl e en r gime nominale (% ou mA)p(t),P(t)Perturbation et sa variation (mA ou %)u(t),U(t)Commande et sa variation (mA ou %)u0 Valeur centrale de la commande (mA ou en %)e(t), E(t)Erreur( consigne-mesure grandeur r gl e )et sa variation (% oumA)zCoefficient d amortissement (sans)HR(s), H(s)Fonction de transfert du r gulateur et Fonction de transfertr glantewp,w1 Pulsation du signal (rd/s) laquelle la phase de la FTBO(jw)

4 Estp, et pulsation laquelle le module de la FTBO(jw) est 1t5%Temps de r ponse 5%FTBOF onction de transfert en boucle ouverteFTBFF onction de transfert en boucle ferm et,TTemps mort et constante du temps du proc d (s)K,kGain statique (sans) et coefficient d int gration (s-1) du proc d nOrdre du proc d 77tTemps (s)dBUnit d cibelepErreurs de positionMj, MgMarges de phase ( ) et de gain (dB)Cv,DPCoefficient de d bit de la vanne automatique et pertes de charges travers cette vanned(t)Impulsion de DiracJCrit re exprimant la somme des carr es des r sidus entre mod leet valeurs mesur es88 Pour tre comp titif, un proc d industriel doit tre obligatoirementautomatis . En effet, la comp titivit exige de le maintenir le plus pr s possiblede son optimum de fonctionnement pr d fini par un cahier des charges :conditions ou performances impos es telles que la qualit des produitsfabriqu s, la flexibilit de la production, la s curit du personnel et desinstallations, l conomie de l nergie et le respect de l environnement.

5 Lar gulation occupe g n ralement la grande partie de l automatisation d unproc d travail de fin d tude qui nous a t propos est la mise jour d unbanc de r gulation de niveau qui faisait l objet d une manipulation effectu e parles tudiants de la deuxi me ann e du d partement g nie des proc d s. Pluspr cis ment on doit impl menter un nouveau r gulateur la place d un ancienqui a tomb en panne pour sauver la s avoir test et configur les entr es et sorties du r gulateur enquestion, celui-ci a t impl ment dans la boucle de r gulation de niveau touten r alisant le c blage n cessaire cot commande (r gulateur-vanneautomatique) puis cot mesure (r gulateur-capteur-transmetteur). Le c blageeffectu permet aussi d enregistrer la grandeur r gl e.

6 Une fois le c blage r ussi et la communication tablie, nous avonsproc d l tude de la r gulation de niveau en commen ant par la mise aupoint de la boucle de r gulation. Ensuite, nous avons identifi le proc d pourpouvoir d terminer par la suite un r glage optimal de mani re r pondre unmeilleur cahier des charges qui fixe les performances d sir es du proc d enboucle ferm e. Le choix du mod le identifi et adopt , parmi deux mod les, a t aussi justifi en discutant sa robustesse en boucle ferm de la r gulation automatiqueL objectif d une r gulation ou d un asservissement automatique d unproc d est de le maintenir le plus pr s possible de son optimum defonctionnement, pr d fini par un cahier des charges (conditions ouperformances impos es).

7 Les aspects de s curit du personnel et desinstallations sont prendre en compte comme ceux concernant l nergie et lerespect de l environnement. Le cahier des charges d finit des crit res qualitatifs imposer qui sont traduits le plus souvent par des crit res quantitatifs, commepar exemple, de stabilit , de pr cision, de rapidit ou de lois d D finition de la r gulation automatiqueLa r gulation automatique regroupe l ensemble des moyens mat riels ettechniques mis en uvre pour maintenir automatiquement ( pas d interventionmanuelle) une grandeur physico-chimique parmi les grandeurs de sortie duproc d (grandeur r gl e), gale une valeur d sir e appel e consigne, quellesque soient les entr es du proc d non commandables ou des perturbations ou un changement de consigne se produisent, lar gulation automatique provoque une action correctrice sur une autre grandeurphysique, parmi les grandeurs d entr e du proc d (grandeur r glante), afin deramener la grandeur r gl e vers sa consigne initiale (cas de perturbations) ouvers sa nouvelle consigne (cas de changement de consigne c est direchangement de point de fonctionnement).

8 3-Asservissement et r gulation R gulationDans ce cas la consigne yc, traduisant l objectif d sir du proc d , estconstante et les grandeurs perturbatrices influencent fortement la grandeurr gl e ou maitriser, y(t) (Figure ).1111 Figure : R ponse d un proc d r gul un chelon de perturbation cas d un asservissement ou poursuite, la consigne yc, traduisantl objectif d sir du proc d , n est pas constante et les grandeurs perturbatricesn existent pas ou sont tr s peu influentes sur la grandeur r gl e ou maitriser,y(t) (Figure ).Figure : R ponse d un proc d asservi un chelon de consigneDtM tM: est le temps demont +5% deDyc-5% deDycte =t5%12124- R gulation en boucle ouvertePour une variation manuelle d amplitude finie de la commande u, on aune variation de la grandeur ma triser ou r r gulation en boucle ouverte ne peut tre mise en uvre que si l onconna t la loi r gissant le fonctionnement du processus (autrement dit, ilfaut conna tre la corr lation entre la valeur mesur e et la grandeur r glante).

9 5- R gulation en boucle ferm eLa grandeur r glante exerce une influence sur la grandeur r gl e, pour lamaintenir dans des limites d finies malgr les R gulateur industrielLe r gulateur industriel est unappareil qui a pour r le essentiel decontr ler le proc d , c est- -dire degarantir les comportementsdynamique et statique du proc d conformes au cahier des chargesd est r alis par r glage etadaptation des param tres de safonction de transfert au proc d contr : Exemples de r gulateurs Sch ma fonctionnel d un r gulateur1313 Figure : pr sentation d un sch ma fonctionnel d un r Les caract ristiques du r gulateur PIDLe r gulateur standard le plus utilis dans l industrie est ler gulateur PID (proportionnel int gral d riv ), car il permet de r gler l aide de ses trois param tres les performances (amortissement, temps der ponse.)

10 D un processus mod lis par un deuxi me ordre. Nombreuxsont les syst mes physiques qui, m me en tant complexes, ont uncomportement voisin de celui d un deuxi me ordre. Par cons quent, ler gulateur PID est bien adapt la plupart des processus de type industriel etest relativement robuste par Rapport aux variations des param tres duproc d .Si la dynamique dominante du syst me est sup rieure un deuxi meordre, ou si le syst me contient un retard important ou plusieurs modesoscillants, le r gulateur PID n est plus ad quat et un r gulateur pluscomplexe (avec plus de param tres) doit tre utilis , au d pend de lasensibilit aux variations des param tres du proc d .Il existe trois types d algorithme PID, le PID s rie, le PID parall le et lePID = KR : est l action proportionnelle, sur la plupart des r gulateurs, on r gle laBande Proportionnelle au lieu de r gler le gain du r gulateur :I = 1/Ti (min-1 en g n ral) : est l action int graleD = Td (s en g n ral) : est l action d riv ePID parall : sch ma d un r gulateur PID parall leLoi de commande s crit :PID s rieFigure : sch ma d un r gulateur PID s de commande s crit :PID mixteFigure : sch ma d un r gulateur PID mixteLoi de commande s crit Les actions PIDUn r gulateur PID est obtenu par l association de ces trois actions et ilremplit essentiellement les trois fonctions suivantes.