EA02: mise en œuvre de systèmes automatiques

TP asservissementnumérique

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� Objectifs:� A l’aide d’une carte Arduino (microcontrôleur)� D’une platine de montage et d’un composant de puissance� Piloter en vitesse, en position un moteur c.c. 6V

� Résultats attendus:� Schéma électrique et câblage sur platine de montage,� Algorithmes d’asservissement (vitesse, position),� Influence des paramètres (échantillonnage, correcteurs…)� Optimisation d’un correcteur (P, PD, PI, PID)

Enoncé

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Présentation du matériel

� Le moteur courant continu� Tension nominale 6V (9V max)� Rotation nominale 285 tr/min� Couple 4,3 kg.cm

� Réducteur � Rapport de réduction 34:1

� Un disque inertiel� I ≈ 2,3 kg.cm2

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Présentation du matériel

� Capteur à effet Hall� 2 canaux, fonctionnement en quadrature� 48 impulsions par tour

soit 1632 impulsions par tour de l’arbre de sortie du réducteur

Sens 1 incrémente

Sens -1 décrémente

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Présentation du matériel

� Composant de puissance� L293D : Quadruple demi-pont en H� Courant nominal de sortie 0,6 A (1,2A en crête)� Tension de sortie 4,5 à 36V

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Présentation du matériel

� Carte Arduino UNO� Microcontrôleur ATmega 328

� Fréquence d’horloge : 16MHz, � Mémoire : 32KB Flash (-05KB), 2KB SRAM et 1KB EEPROM� Connexions : 14 broches E/S (dont 6 PWM), 6 entrées

analogiques

� Platine d’essai� Permet le montage temporaire

d’un circuit électrique

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Présentation du matériel

� Editeur de code� Langage C++(≠ code assembleur)� Léger, facile à installer� Identification des erreurs de

code lors de la compilation� Présence d’une fenêtre

de communication

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Énoncé

� Réaliser le montage électrique� Faire vérifier avant la mise sous tension (tension d’alimentation 7,5V)

� Ecrire le programme sans asservissement� Compléter le code manquant (interruption du codeur)� Commenter les lignes de code� Régler la commande pour un objectif de 1 tr/s� Compiler, charger et lancer la console de communication⇒Conclusion

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Programme initial 1/2

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Programme initial 2/2

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Énoncé

� Intégrer un asservissement en vitesse avec un correcteur P� Compléter le code pour modifier la commande proportionnellement à

l’écart à la consigne (1 tr/s)� Tout en gardant une fréquence d’échantillonnage f = 10Hz, tester

différent correcteur proportionnel Kp (5 000, 15 000, 30 000, 45 000)� Augmenter la fréquence d’échantillonnage f = 30 Hz et recommencer. ⇒Conclusion

� Intégrer et tester les correcteurs P, PD, PI, PID⇒Conclusion

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Énoncé

� Modifier le code pour obtenir un asservissement en position avec un correcteur P� Régler la consigne à 1 tr� Recommencer l’étude de Kp à fréquence d’échantillonnage constante

Kp (5 000, 15 000, 30 000, 45 000) pour f = 10 Hz et f = 30 Hz. ⇒Conclusion

� Intégrer et tester les correcteurs P, PD, PI, PID⇒Conclusion

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Énoncé

� Asservissement en position et en vitesse� Modifier le code pour prendre en compte deux consignes:

� Consigne de vitesse de 1 tr/s� Consigne de position 1 tr

� Modifier le code pour intégrer les deux correcteurs optimaux pour l’asservissement en vitesse et en position

⇒Conclusion

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Méthode Ziegler-Nichols

� Optimisation d’un correcteur par la méthode Ziegler-Nichols� Pour une fréquence d’échantillonnage donnée f (période

d’échantillonnage donnée T)� Pour un correcteur proportionnel seul Kp

� Trouver la valeur Kp critique pour laquelle la sortie est juste oscillante (non convergente ni divergente) =>=>=>=> période d’oscillation PC

� Les valeurs des correcteurs optimaux P, PD, PI et PID sont données dans le tableau ci dessous

Pc