3.1
Régulation et commande
3.1.1
Qu'est-ce qu'une régulation?
La
régulation est un procédé au cours duquel la grandeur réglée est mesurée
en permanence, comparée à une grandeur de référence et - en fonction du résultat
de cette comparaison - est adaptée au niveau de la grandeur de référence. Les
variations de la grandeur réglée provoquées par des grandeurs perturbatrices
venant de l'extérieur sont ainsi compensées en permanence.
La
température de l'air ambiant est la grandeur réglée . Suite à des influences
extérieures de la grandeur perturbatrice z (appareil de chauffage, soleil, température
extérieure ... ) elle est pour le moment de 24 °C. L'occupant du local a sa
propre représentation de la température de l'air ambiant : c'est la grandeur
de référence w. Il lui donne pour le moment la valeur de 20 °C, c'est-à-dire
qu'il veut qu'il ne fasse maintenant que 20°C. Il actionne alors le robinet de
l'appareil de chauffage de façon à ce que la grandeur réglée x soit égale
à la température de l'air ambiant souhaitée de 20°C, c'est-à-dire qu' il
ferme le robinet ou l'ouvre à nouveau si la grandeur réglée x tombe à un
niveau trop bas. Il règle la température de l'air ambiant.
Dans
l'exemple de la régulation automatique l'homme est remplace dans sa fonction de
régulateur par un appareil de régulation (2). Une valeur choisie à l'intérieur
de limites déterminées pour être donnée à cet appareil de régulation. Pour
le moment, cette valeur est de 20°C. La sonde (1) mesure x= 24 °C et l'annonce
au régulateur. Le régulateur compare w à x et constate un écart de réglage
xw= x- w. Il annonce à l'organe de réglage (3), un robinet de
radiateur motorisé, une nouvelle grandeur de réglage , le moteur met alors la
vanne dans la nouvelle position correspondante. L'émission thermique du corps
de chauffage est alors réduite et la grandeur réglée x tombe. Le régulateur
compare en permanence x à w et donne aussitôt les ordres de correction
correspondants à l'organe de réglage. Il règle par conséquent la température
de l'air ambiant
Si
la température désirée de l'air ambiant est une grandeur constante, cette
valeur est alors désignée comme consigne xw.
Boucle
de réglage = système de réglage R installation réglée S
Le
synoptique modulaire montré ci-dessous est la représentation schématique et détaillée
de la boucle de réglage de l'exemple précédent.
Le
système de réglage (R) est la partie de la boucle de réglage fournie
habituellement par la société de régulation. Elle se compose dans cet exemple
d'une sonde (1), d'un régulateur (2) et d'un servomoteur (3).
L'installation
réglée (S) est la partie de la boucle de réglage qui est réglée. Il comprend
dans cet exemple l'organe de réglage (4), le corps de chauffage (5) et le local
chauffé (6),
La
caractéristique d'une régulation est la boucle de réglage fermée.
3.1.2
Qu'est-ce qu'une commande?
La
commande est un procédé dans un système au cours duquel une ou plusieurs
grandeurs influent en tant que grandeurs d'entrée sur d'autres grandeurs,
grandeurs de sortie, sur la base de lois inhérentes au système.
Il
n'y a pas de répercussion sur les grandeurs d'entrée.
Une
sonde extérieure (1) mesure la température extérieure z et transmet un signal
correspondant w au système de commande (2). Le signal d'entrée w est transformé
en signal de sortie y, sur la base de la loi incorporée. Par ce signal, le
moteur (3) génère la course y dans la vanne (4), ce qui modifie l'émission de
chaleur du corps de chauffage (5). Cette modification associée à d'autres
influences (soleil, etc.) produit une nouvelle température ambiante x, qui est
maintenant appelée grandeur de commande
Chaîne
de commande = dispositif de commande + système commandé
Cette
commande est représentée sur le synoptique modulaire suivant. A comparer avec
le synoptique modulaire de régulation.
Une
adaptation générale de la puissance du corps de chauffage aux autres grandeurs
perturbatrices ne peut être obtenue qu'en modifiant la loi dans le système de
commande, lequel attribue à chaque valeur de w une valeur d'y. Si l'influence
d'une grandeur perturbatrice domine provisoirement, p.ex. lors d'un fort
ensoleillement ou d'une charge thermique interne de courte durée, la température
de l'air ambiant se modifie alors de façon non souhaitée. Il est possible
d'effectuer une correction générale si le système de commande prend également
en compte les grandeurs perturbatrices les plus importantes, p.ex. à l'aide
d'une sonde mesurant l'ensoleillement ou le vent.
Comparaison
régulation - commande
En
prenant l'exemple d'un mélange air extérieur- air repris, on peut montrer de
façon très simple la différence entre une régulation et une commande.
Dans
l'exemple a) il s'agit d'une commande avec la sonde de température (1) dans la
gaine d'air extérieur. A chaque température extérieure correspond une
certaine position de registre, telle qu'elle est commandée par le système de
commande (2) La température de l'air souffle se règle en conséquence.
Dans
l'exemple b) il s'agit d'une régulation. La sonde dans la gaine d'air souffle
(3) annonce la température au régulateur (4) Celui-ci donne les ordres de réglage
nécessaires aux servomoteurs de registre. La température de l'air soufflé se
règle en conséquence, mais - à la différence de la commande - elle est mesurée
et annoncée de nouveau au système de réglage.
"Régulation"
ou "commande" en fonction de la température extérieure?
Pour
la régulation de chauffage la plus courante, il y a commande et régulation.
La
commande se déroule ainsi : la sonde extérieure (1) émet le signal w'.
Celui-ci est converti en température de départ comme grandeur de référence
dans le système de commande (2) , sur la base d'une loi de correspondance
(courbe de chauffe) en température de départ. Le régulateur (3) modifie la
température de réglage par l'organe de réglage (4) ; cette température détermine
la température ambiante C'est donc une commande de température ambiante
effectuée en fonction des conditions atmosphériques, Cette loi est représentée
par la courbe de chauffe qui est affichée sur le système de commande.
La
régulation consiste à ce que la température de départ x soit mesurée
par la sonde de départ (5) et soit transmise au régulateur (3). Si le système
de régulation constate un écart de réglage, il transmet une grandeur de réglage
y au servomoteur.
Celui-ci
actionne l'organe de réglage. La température fluctuante de la chaudière agit
comme grandeur perturbatrice z2. La sonde clé départ contrôle le résultat de
ces processus, la boucle de réglage est ainsi fermée. Il s'agit donc d'une régulation
de température de départ effectuée en fonction des conditions atmosphériques,
appelée aussi régulation séquentielle.
