Post on 03-Apr-2015
PROJET DE FIN D’ETUDESSpécialité : GENIE ELECTRIQUE-AUTOMATIQUESpécialité : GENIE ELECTRIQUE-AUTOMATIQUE
Régulation de niveau d’eau dans un réservoir assisté par le logiciel
LabVIEW
Réalisé par
MOUADH SAKLY ( Pour plus d'informations :
http://www.bh-automation.fr/Ressources/Automaticiens/#Sakli-MOUADH )
Encadré par
ANIS SAKLY & RAHMA BOUCETTA
Année Universitaire : 2006/2007
http://www.bh-automation.fr/Download/fr/Automaticiens/Regulation_niveau_eau_S_MOUADH.ppt
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E.N.I.G E.N.I.M
IntroductionRégulateur PIDRégulateur flouDescription du système de régulation de niveauDescription de la carte d’interfaçageEnvironnement LabVIEW & résultatsConclusions et perspective
2
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
Notre projet consiste à :Réguler le niveau d’eau dans un réservoir en utilisant un Logiciel muni d’une interface graphique Création d’une carte d’interfaçage à base de PIC16F877 pour la communication série entre le système et le PC Utilisation du Logiciel LabVIEW pour commander le système en temps réel Minimiser la période d’échantionnage
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IntroductionRégulateur PIDRégulateur flouDescription du système de régulation de niveauDescription de la carte d’interfaçageEnvironnement LabVIEW & résultatsConclusions et perspectives
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
5555
Correcteur e(t)Actionneur
²Capteur
_
+
m(t)
Comparateur
Régulateur
u(t) s(t)
Chaîne d’action
Chaîne de réaction
( )t
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
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Conclusion et
perspective
6
• Loi de commande
• Algorithme de commande
6
Le régulateur P influe sur la rapidité du système. Il Le régulateur P influe sur la rapidité du système. Il est généralement utilisé lorsque la précision n'est est généralement utilisé lorsque la précision n'est pas importante.pas importante.
( ) . ( )pu t K t
( ) . ( )pu k K k
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
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Conclusion et
perspective
7
• Loi de commande
• Algorithme de commande
7
L’action D intervient uniquement sur la variation de L’action D intervient uniquement sur la variation de l’erreur ce qui augmente la rapidité du système.l’erreur ce qui augmente la rapidité du système.
Elle introduit aussi un déphasage de +90° ce qui Elle introduit aussi un déphasage de +90° ce qui augmente la stabilité du système. augmente la stabilité du système.
( )( ) d
d tu t T
dt
( ) .( ( ) ( 1))d
e
Tu k k k
T
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
8
• Loi de commande
• Algorithme de commande
8
Le terme I permet d’améliorer la précision mais il Le terme I permet d’améliorer la précision mais il introduit un déphasage de -90° ce qui risque de introduit un déphasage de -90° ce qui risque de rendre le système instable du fait de la diminution de rendre le système instable du fait de la diminution de la marge de phase. la marge de phase.
0
1( ) ( ).
t
i
u t t dtT
IntroductionRégulateur PIDRégulateur flouDescription du système de régulation de niveauDescription de la carte d’interfaçageEnvironnement LabVIEW & résultatsConclusions et perspectives
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
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Conclusion et
perspective
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Opérateurs de base
1010
Introduction
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Régulateur flou
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r
Carte d’interfaça
ge
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Conclusion et
perspective
111111
Bases de règles
Interface de fuzzification
Interface de défuzzification
Mécanismed’inférence
μ X
X resX
μ X res
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
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ge
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Conclusion et
perspective
121212
N Z PN: Négative
Z: Zéro (nulle)
P: Positive
Cette étape consiste à attribuer à la valeur réelle de chaque entrée, au temps t, sa fonction d’appartenance, donc à transformer l’entrée réelle en sous ensembles flous
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
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Conclusion et
perspective
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Mécanisme d’Inférence Mécanisme d’Inférence
SI e (erreur) est Négative ET Δe (d_erreur) est Négative ALORS la commande Δu est Négative
On utilise dans ce bloc l’ensemble des règles et les sous ensembles flous provenant de la fuzzification pour calculer les sous ensembles flous relatifs à la commande.
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
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r
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ge
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Conclusion et
perspective
141414
Base des règlesBase des règles e/Δe N Z P
N N N Z
Z N Z P
P Z P P
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
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r
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ge
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Conclusion et
perspective
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DéfuzzificationDéfuzzification
La méthode de centre de gravité
La méthode de maximum
Le but de cette étape est de transformer une information floue en une grandeur de commande précise
IntroductionRégulateur PIDRégulateur flouDescription du système de régulation de niveauDescription de la carte d’interfaçageEnvironnement LabVIEW & résultatsConclusions et perspectives
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
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r
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ge
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Conclusion et
perspective
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Présentation de la maquette Présentation de la maquette
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
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r
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ge
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Conclusion et
perspective
181818
Adaptation Ampli de puissance
Introduction
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Conclusion et
perspective
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PIC 16F877Alimentation
DAC0808
AOP LF351Port série
Max232
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
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ge
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Conclusion et
perspective
202020
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
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ge
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Conclusion et
perspective
21
Le 16F877 comprend aussi un convertisseur analogique/numérique (8 canaux) qui permet un
échantillonnage sur 10 bits.
Le signal numérique peut prendre 1024 valeurs possibles.
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
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ge
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Conclusion et
perspective
22222222
Organigramme d’acquisition de mesureOrganigramme d’acquisition de mesure
Cet organigramme représente les étapes d’acquisition d’un signal analogique appliqué sur les pins du CAN
Début
Fin
Sélectionner les pins analogiques du CAN
Saisir la valeur donné du CAN et l’enregistrer
Déterminer si l’oscillateur est interne ou externe
Sélectionner le canal qu’on va utilisé
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
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Conclusion et
perspective
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La conversion numérique analogique est réalisée par le DAC 0808 associé à un amplificateur LF351
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
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ge
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Conclusion et
perspective
2424
La transmission série nécessite au moins 2 fils de communication, l’un pour la transmission (Tx) et l’autre pour la réception (Rx) et un fil de masse
La liaison RS232 est une liaison asynchrone, elle ne transmet pas le signal d’horloge
Système numériqu
e 1
Adaptation ligne
Adaptation ligne
Système numérique
2
Liaison
RS232
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
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ge
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Conclusion et
perspective
25
Organigramme de transmission sérieOrganigramme de transmission sérieRécepteur
Fin
Configuration format, bit de stop,
paritéIdentique à l’émetteur
Octet reçus ?
Lire le buffer de réception
oui
non
Emetteur
Fin
Configuration format, bit de stop,
paritéIdentique au
récepteurBuffer
d’émission
disponible ?
Emettre un code ASCII
oui
non
Organigramme d’une réception série
Organigramme d’une emission série
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
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Carte d’interfaça
ge
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Conclusion et
perspective
2626
Description de la carte d’alimentation stabiliséeDescription de la carte d’alimentation stabiliséeTransformateur
Redressement
Filtrage RegulationVe Vs
IntroductionRégulateur PIDRégulateur flouDescription du système de régulation de niveauDescription de la carte d’interfaçageEnvironnement LabVIEW & résultatsConclusions et perspectives
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
2828
LabVIEW utilise un langage graphique basé sur la notion flot de donnésLe diagramme flot de données est un graphe acyclique qui peut être composé de 3 éléments suivants :
1- Des terminaux2-Des Nœuds3-Des arcs orientés
ABC
D
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
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r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
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LabVIEW est centré autour du principe d’instrument virtuel (Virtual Instrument ). Il se décomposer en deux parties :
Principe d’un VIPrincipe d’un VI
1. La première partie : elle contient l’algorithme du programme 2. La seconde partie : elle est constituée de l’interface utilisateur
Face Diagramme Face utilisateur
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
3030
palette d’outils
palette de commandes
palette de fonctions
Palettes de LabVIEWPalettes de LabVIEW
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
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Bibliothèques de commandeBibliothèques de commande
bibliothèque de commande PID
bibliothèque de commande floue
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
3333
Régulation PID dans LabVIEWRégulation PID dans LabVIEW
Réponse du système à une consigne de 10 cm
Réponse du système après une perturbation sur la vanne
Tr =Te*Ne=0,3 *250=75 s
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
353535
application de la régulation floue dans LabVIEWapplication de la régulation floue dans LabVIEW
Réponse du système à une consigne de 10 cm
Réponse du système après une perturbation sur la vanne
Tr =Te*Ne=0,3 *200=60 s
IntroductionRégulateur PIDRégulateur flouDescription du système de régulation de niveauDescription de la carte d’interfaçageEnvironnement LabVIEW & résultatsConclusions et perspectives
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ConclusionConclusion Réalisation d’une carte d’interfaçage pour la régulation du niveau d’eau dans un réservoir
Réalisation une interface graphique à l’aide du logiciel LabVIEW pour gérer les différents types de commande (PI et flou)
Résultats satisfaisants des essais expérimentaux élaborés avec le système réel
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
PerspectivesPerspectivesL’aspect modulaire de la maquette permet d’utiliser d’autres types et d’autres formes de régulation
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Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
On peut améliorer le fonctionnement de la commande pour travailler en temps réel en utilisant un port USB au lieu d’une transmission série
Une électrovanne peut remplacer la vanne d’évacuation manuelle pour permettre d’effectuer des perturbations avec précision
Introduction
Régulateur PID
Régulateur flou
Système à commande
r
Carte d’interfaça
ge
LabVIEWet résultats
Conclusion et
perspective
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Système commandéSystème commandéCarte d’interfaçage Carte d’interfaçage
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