Types de régulateurs
Régulateurs purement analogiques
Ce sont les régulateurs mécaniques, pneumatiques, électroniques
à base d’amplis opérationnels. Ces techniques, encore très répandues
dans l’industrie, tendent à disparaître au profit des techniques
numériques.
Régulateurs numériques de type analogique
Ce sont la plupart des régulateurs de tableau. Ils fonctionnent à
fréquence d’échantillonnage élevée (période de 100 à 200 ms) quel
que soit le processus. Les algorithmes sont simples (essentiellement
des PID) et n’utilisent pas les potentialités des algorithmes
avancés de l’automatique. Leur comportement est calqué sur celui
des régulateurs analogiques. Cependant, grâce aux microprocesseurs,
des fonctions additionnelles (autoréglage, autoadaptatif,
autocalibration, autotest, etc.) ont pu être rajoutées par rapport aux
régulateurs analogiques.
Régulateurs purement numériques
Ces régulateurs sont en général mis en oeuvre sur calculateur
industriel, automate ou régulateur de tableau haut de gamme. La
fréquence d’échantillonnage est choisie en fonction de la bande
passante du procédé continu. La capacité de calcul permet d’implémenter
des algorithmes plus complexes qu’un PID. Le régulateur est
évolutif. Changer de stratégie ou le traitement des mesures, revient
à modifier le programme contenu en mémoire sans changer le
matériel.
Fonctionnalités des régulateurs [2]
La fonction principale est évidemment la régulation. On trouve
sur la plupart des régulateurs du commerce, en plus de la régulation
des fonctions qui aident l’utilisateur à mettre en oeuvre l’appareil,
qui facilitent l’exploitation et la maintenance, qui permettent de
communiquer avec un poste central.
Les fonctions les plus courantes sont l’autoréglage, l’autoadaptatif,
l’autocalibration, l’autotest, la programmation de la consigne, les
sécurités et alarmes et les communications.
Autoréglage
En l’absence de cette fonction, l’utilisateur se contente en général
d’un réglage expérimental en faisant appel à son expérience
et à ses connaissances de la machine. Cette façon d’opérer
conduit très rarement aux réglages optimaux. L’autoréglage automatise
cette démarche. C’est le microprocesseur qui conduit
l’essai et propose à l’opérateur une valeur pour les actions proportionnelle,
intégrale et dérivée. Ce dernier peut éventuellement
les modifier.
Autoadaptatif
Pour un régulateur à réglages fixes, si les paramètres du procédé
varient au cours du temps, les performances du système
bouclé se dégradent à mesure que l’écart entre les valeurs réelles
des paramètres du procédé et celles pour lesquelles le régulateur
avait été ajusté augmente. Pour éviter cette détérioration, il faut
réajuster le régulateur en fonction des nouvelles valeurs des paramètres
du procédé : c’est ainsi qu’apparaît le concept de système
adaptatif.
En général, le régulateur recalcule les réglages lorsqu’il mesure
une détérioration significative de la grandeur réglée, par exemple le
dépassement avec oscillation amortie. Le régulateur mesure alors le
dépassement, la période d’oscillation et modifie par calcul, un ou
plusieurs des paramètres de réglage.
Autocalibration
Tout régulateur a besoin de mesurer la grandeur physique à
régler. Pour cette opération, il utilise un capteur, dont il existe deux
types :
— les capteurs numériques qui, en général, délivrent des impulsions
que l’on compte ;
— les capteurs analogiques qui fournissent une tension ou un
courant variant de façon continue avec la grandeur mesurée.
Pour obtenir une mesure précise il est nécessaire de conditionner
le signal par une amplification, un filtrage, une conversion analogique-
numérique ou un comptage. Ce conditionnement est intégré
dans les cartes d’entrée du régulateur.
La fonction d’autocalibration permet à l’appareil de recaler sa
mesure sur un signal généré en interne ou par une source extérieure
remplaçant le capteur.
