Les systèmes de contrôle sont utilisés pour maintenir un point de consigne ou une sortie souhaitée en ajustant un signal d'entrée. Les systèmes de contrôle peuvent être en boucle ouverte ou en boucle fermée. Les systèmes de contrôle en boucle ouverte n'ont pas de boucle de rétroaction et les systèmes de contrôle en boucle fermée en ont.
Dans cet article, j'expliquerai ce que sont les systèmes de contrôle, comment ils fonctionnent et comment ils sont utilisés dans la vie de tous les jours. De plus, je partagerai quelques faits amusants sur les systèmes de contrôle que vous ne connaissez peut-être pas !
Dans cet article, vous trouverez :
- Systèmes de contrôle - L'art de concevoir et de mettre en œuvre
- Contrôle en boucle ouverte et en boucle fermée : la différence entre l'autocorrection et la sortie fixe
- Systèmes de contrôle de rétroaction : faire passer le contrôle au niveau supérieur
- Contrôle logique : systèmes de contrôle simplifiés et efficaces
- Contrôle marche-arrêt : la méthode la plus simple pour contrôler la température
- Contrôle linéaire : l'art de maintenir les sorties souhaitées
- La logique floue : un système de contrôle dynamique
- Conclusion
Systèmes de contrôle - L'art de concevoir et de mettre en œuvre
Les systèmes de contrôle impliquent le processus de réglage et de maintien d'une sortie particulière en ajustant le signal d'entrée. L'objectif est de produire une sortie correcte et cohérente, malgré les modifications initiales de l'entrée. Le processus comporte plusieurs étapes, dont les suivantes :
- Étage d'entrée : là où le signal d'entrée est reçu
- Étape de traitement : où le signal est traité et analysé
- Étage de sortie : là où le signal de sortie est produit
Le rôle des systèmes de contrôle dans la production
Les systèmes de contrôle jouent un rôle important dans la production et la distribution dans de nombreuses industries. La technologie d'automatisation est souvent utilisée pour mettre en œuvre ces systèmes, qui peuvent être très complexes et coûteux à construire. Les éléments suivants sont nécessaires pour créer un excellent système de contrôle :
- Une bonne compréhension du système contrôlé
- La capacité de concevoir et de mettre en œuvre le bon type de système de contrôle
- Un ensemble de conceptions et de techniques standard pouvant être appliquées à des situations particulières
Les étapes impliquées dans la création d'un système de contrôle
Le processus de création d'un système de contrôle comprend les étapes suivantes :
- Conception de la structure du système : il s'agit de déterminer le type de système de contrôle requis et les composants qui seront inclus
- Implémentation du système : cela implique de construire soigneusement le système et d'exécuter des tests pour s'assurer qu'il fonctionne correctement
- Maintenir le système : il s'agit de surveiller les performances du système dans le temps et d'apporter les modifications nécessaires pour s'assurer qu'il continue de fonctionner correctement.
Contrôle en boucle ouverte et en boucle fermée : la différence entre l'autocorrection et la sortie fixe
Les systèmes de contrôle en boucle ouverte sont également appelés contrôles sans rétroaction. Ces systèmes ont une sortie fixe qui n'est pas ajustée en fonction d'une entrée ou d'un retour. La structure d'un système de contrôle en boucle ouverte est typique et comprend une entrée, un point de consigne et une sortie. L'entrée est le signal utilisé pour produire la sortie souhaitée. Le point de consigne est la valeur cible pour la sortie. La sortie est le résultat du processus en cours d'exécution.
Voici des exemples de systèmes de contrôle en boucle ouverte :
- Un grille-pain : Le levier est placé en phase « marche », et les serpentins sont chauffés à une température fixe. Le grille-pain reste chauffé jusqu'à l'heure indiquée et le toast apparaît.
- Un régulateur de vitesse dans un véhicule : les commandes sont réglées pour maintenir une vitesse fixe. Le système ne s'ajuste pas en fonction des conditions changeantes, telles que les pentes ou le vent.
Contrôle en boucle fermée : Autocorrection pour une sortie cohérente
Les systèmes de contrôle en boucle fermée, également connus sous le nom de systèmes de contrôle de rétroaction, ont la capacité de s'autocorriger pour maintenir une sortie constante. La différence entre un système en boucle ouverte et un système en boucle fermée est que le système en boucle fermée a la capacité de s'autocorriger alors que le système en boucle ouverte ne le fait pas. La structure d'un système de contrôle en boucle fermée est similaire à celle d'un système en boucle ouverte, mais elle comprend une boucle de rétroaction. La boucle de rétroaction mène de la sortie à l'entrée, permettant au système de surveiller et de s'ajuster en permanence en fonction des conditions changeantes.
Voici des exemples de systèmes de contrôle en boucle fermée :
- Contrôle de la température dans une pièce : le système ajuste le chauffage ou le refroidissement en fonction de la température dans la pièce pour maintenir une température constante.
- Contrôle de l'amplification dans un système audio : le système ajuste l'amplification en fonction de la sortie pour maintenir un niveau sonore constant.
Systèmes de contrôle de rétroaction : faire passer le contrôle au niveau supérieur
Les systèmes de contrôle de rétroaction sont un type de système de contrôle qui utilise la sortie d'un processus pour contrôler l'entrée. En d'autres termes, le système reçoit un signal du processus contrôlé et utilise ce signal pour ajuster l'entrée afin d'obtenir la sortie souhaitée.
Schémas et noms associés aux systèmes de contrôle de rétroaction
Il existe plusieurs schémas et noms associés aux systèmes de contrôle de rétroaction, notamment :
- Schémas fonctionnels : ils montrent les composants du système de contrôle de rétroaction et comment ils sont connectés.
- Fonctions de transfert : elles décrivent la relation entre l'entrée et la sortie du système.
- Systèmes en boucle fermée : Ce sont des systèmes de contrôle de rétroaction où la sortie est renvoyée à l'entrée pour maintenir la sortie souhaitée.
- Systèmes en boucle ouverte : Ce sont des systèmes de contrôle de rétroaction où la sortie n'est pas renvoyée à l'entrée.
Contrôle logique : systèmes de contrôle simplifiés et efficaces
Le contrôle logique est un type de système de contrôle qui utilise la logique booléenne ou d'autres opérations logiques pour prendre des décisions et contrôler les processus. Il s'agit d'un système de contrôle simplifié et efficace largement utilisé dans diverses industries, notamment la production, la fabrication et l'électrotechnique.
Comment fonctionne le contrôle logique ?
Les systèmes de contrôle logique sont conçus pour gérer une variété d'entrées et produire une sortie souhaitée. Le mode de fonctionnement de base est le suivant :
- Le système reçoit un signal d'entrée, qui se présente généralement sous la forme d'un courant électrique.
- Le signal d'entrée est ensuite comparé à une valeur ou un point de consigne, qui est stocké dans le système.
- Si le signal d'entrée est correct, le système effectuera une action spécifique ou passera à un réglage spécifique.
- Si le signal d'entrée est incorrect, le système continuera à recevoir l'entrée jusqu'à ce que la valeur correcte soit atteinte.
Exemples de systèmes de contrôle logique
Les systèmes de contrôle logique sont utilisés dans un large éventail d'applications, notamment :
- Feux de circulation : les feux de circulation utilisent une commande logique pour basculer entre les feux rouges, jaunes et verts en fonction du flux de la circulation.
- Robots industriels : Les robots industriels utilisent le contrôle logique pour effectuer des tâches complexes, telles que le soudage, la peinture et l'assemblage.
- Machines à laver automatiques : les machines à laver automatiques utilisent une commande logique pour basculer entre différents cycles de lavage et températures en fonction de l'entrée de l'utilisateur.
Contrôle marche-arrêt : la méthode la plus simple pour contrôler la température
Le contrôle marche-arrêt est historiquement mis en œuvre à l'aide de relais interconnectés, de minuteries à came et de commutateurs construits dans une séquence en échelle. Cependant, avec les progrès de la technologie, le contrôle tout ou rien peut désormais être effectué à l'aide de microcontrôleurs, d'automates programmables spécialisés et d'autres appareils électroniques.
Exemples de contrôle marche-arrêt
Voici quelques exemples de produits qui utilisent le contrôle marche-arrêt :
- Thermostats domestiques qui allument le chauffage lorsque la température ambiante descend en dessous du réglage souhaité et l'éteignent lorsqu'il dépasse ce niveau.
- Réfrigérateurs qui allument le compresseur lorsque la température à l'intérieur du réfrigérateur dépasse la température souhaitée et l'éteignent lorsqu'elle descend en dessous.
- Machines à laver qui utilisent une commande marche-arrêt pour déclencher différentes opérations séquentielles interdépendantes.
- Actionneurs pneumatiques qui utilisent une commande marche-arrêt pour maintenir un certain niveau de pression.
Avantages et inconvénients du contrôle marche-arrêt
Les avantages du contrôle marche-arrêt incluent :
- Il est simple et peu coûteux à mettre en œuvre.
- Il est facile à comprendre et à exécuter.
- Il peut être utilisé dans différents types de machines et d'opérations.
Les inconvénients du contrôle marche-arrêt incluent :
- Il produit des changements brusques dans le système, qui peuvent avoir des effets négatifs sur le produit ou le processus contrôlé.
- Il peut ne pas être en mesure de maintenir avec précision le point de consigne souhaité, en particulier dans les systèmes avec de grandes masses thermiques.
- Cela peut entraîner une usure des interrupteurs et des relais électriques, entraînant des remplacements fréquents.
Contrôle linéaire : l'art de maintenir les sorties souhaitées
La théorie du contrôle linéaire est basée sur plusieurs principes qui régissent le comportement des systèmes de contrôle linéaire. Ces principes incluent :
- Le principe d'ignorer les effets indésirables : Ce principe suppose que tous les effets indésirables du système peuvent être ignorés.
- Le principe d'additivité : Ce principe adhère au concept selon lequel la sortie d'un système linéaire est la somme des sorties produites par chaque entrée agissant seule.
- Le principe de superposition : Ce principe suppose que la sortie d'un système linéaire est la somme des sorties produites par chaque entrée agissant seule.
Le cas non linéaire
Si un système ne respecte pas les principes d'additivité et d'homogénéité, il est considéré comme non linéaire. Dans ce cas, l'équation de définition est typiquement un carré de termes. Les systèmes non linéaires ne se comportent pas de la même manière que les systèmes linéaires et nécessitent des méthodes de contrôle différentes.
La logique floue : un système de contrôle dynamique
La logique floue est un type de système de contrôle qui utilise des ensembles flous pour convertir un signal d'entrée en un signal de sortie. Il s'agit d'une structure mathématique qui analyse les valeurs d'entrée analogiques en termes de variables logiques qui prennent des valeurs continues entre 0 et 1. La logique floue est un système de contrôle dynamique qui peut gérer les changements du signal d'entrée et ajuster le signal de sortie en conséquence.
Exemples de logique floue en action
La logique floue est utilisée dans de nombreux domaines pour effectuer un large éventail de tâches de contrôle. Voici quelques exemples:
- Traitement de l'eau : La logique floue est utilisée pour contrôler le débit d'eau dans une station d'épuration. Le système ajuste le débit en fonction de l'état actuel de l'eau et de la qualité de sortie souhaitée.
- Systèmes HVAC : La logique floue est utilisée pour contrôler la température et l'humidité dans un bâtiment. Le système ajuste la température et l'humidité en fonction de l'état actuel du bâtiment et du niveau de confort souhaité.
- Contrôle du trafic : la logique floue est utilisée pour contrôler le flux de trafic à travers une intersection. Le système ajuste la synchronisation des feux de circulation en fonction des conditions de circulation actuelles.
Conclusion
Ainsi, les systèmes de contrôle sont utilisés pour contrôler les processus dans de nombreuses industries, et ils impliquent la conception, la mise en œuvre et la maintenance d'un système qui maintient une sortie cohérente malgré les changements dans l'entrée.
Vous ne pouvez pas vous tromper avec un système de contrôle, alors n'ayez pas peur d'en utiliser un dans votre prochain projet ! Alors, allez-y et contrôlez votre monde !
Je suis Joost Nusselder, le fondateur de Tools Doctor, spécialiste du marketing de contenu et papa. J'adore essayer de nouveaux équipements et, avec mon équipe, je crée des articles de blog approfondis depuis 2016 pour aider les lecteurs fidèles avec des outils et des conseils d'artisanat.
