Université de Mouloud Mammeri

Faculté des Sciences de l’Ingénieur

Département d’électrotechnique

Module de Tec 499Asservissement et Régulation

Compte rendu du TP N°3

Régulation de niveau d’un fluide dans un réservoir

Sous groupe 31

Monôme   :

Mansouri sadek

Partie I : Etude préliminaire   :

But du TP :L’objectif de cette manipulation est l’étude et la régulation de niveau d’un fluide dans un réservoir. On procède tout d’abord a identification du système à commander a travers des essais en boucle ouverte selon différentes perturbations ; ceci en vue d’avoir une large compréhension de ce type de systèmes.

a) Objectif recherché :L’objectif recherché dans ce présent TP est le maintient de niveau d’un fluide dans une bande définie quelle que soit la perturbation. Pour cela on a opter pour l’utilisation d’un régulateur tout ou rien (régulateur a hystérésis).

b) intérêt de la régulation de niveau dans les systèmes hydrauliques : on règle le niveau d’un fluide dans un système hydraulique pour avoir une pression (force) qu’on veut appliquer a un autre système, cette force ou pression n’est assurée que si le niveau du fluide est à un niveau donné. on prend pour exemple la régulation du niveau d’eau dan un château d’eau à un certain niveau pour assurer l’alimentation d’une agglomération en eau potable.

c) fonction de transfert de type rampe avec une pente Ks et un temps de retard :

Son allure est représentée sur la figure suivante :

g(t)

θ tel que Ks=tg θ t0 t

Dans le domaine de Laplace cette fonction devienne :

On donc le système instable.

d) On insert le système dans une boucle d’asservissement avec un retour unitaire :

u(p) s(p)

-2

0.

p

eK pts

La nouvelle fonction de transfert est :

(Théorème des valeurs finales) Donc le système en boucle fermée est

stable.

Réalisation   :

Partie II : étude en boucle ouverte :a) On réalise le montage tel qu’il est donné par la figure en boucle ouverte en fixant l’alimentation de la pompe au maximum avec un débit de sortie ajusté en faible (mais on relie la sortie du potentiomètre de la valeur de consigne directement a l’entrée de l’amplificateur de puissance).

b) Tracé de la réponse a coup de l’installation :

d) Model de fonction de transfert et identification des différents paramètres :

On aura le schéma suivant en boucle ouverte :

Qs (p) Ve (p) Qe (p) - H (p)

Avec :Ks : gain qui caractérise l’amplificateur de puissance.

 : Fonction de transfert de la pompe qui est équivalente a un petit moteur

Qe(p) : fonction de transfert caractérisant le débit d’entrée du fluide.Qs (p) : fonction de transfert caractérisant le débit de sortie du fluide.H (p) : fonction de transfert de la sortie. (niveau du fluide)Ve (p) : fonction de transfert de l’entrée (consigne).

La fonction de transfert est obtenue en considérant les deux entrées Ve (p) et Qs (p) :Qs (p) est la fonction de transfert de la perturbation.

Pour exprimer la relation entre le niveau du fluide et les entrées Qs(p) et Ve(p) on applique le théorème de superposition.

Sres : est la surface du réservoir.

e) Observation :On remarque que le système n’est pas statique il est plutôt évolutif.Si on laisse la pompe alimentée et que le débit d’entrée est supérieur a celui de la sortie le réservoir va déborder.

Ksp.1

1

pS res .

1

f) le système ne pourra pas s’arrêter d’une manière autonome ; car le niveau du fluide n’est pas imposer et que le système de commande ne reçoit pas d’information sur l’état du remplissage du réservoir.

g) On pourra imposer un niveau dans le réservoir et le maintenir quelle que soient les fuites en introduisant un régulateur au système en boucle fermée. On choisira un régulateur a Hystérésis car il convient mieux pour ce type d’installation.

Partie III Etude en boucle fermée :

a) on réalise le circuit en boucle fermée selon la structure réelle donnée par le schéma en réglant le débit de sortie sur faible et en maintenant l’alimentation de la pompe au maximum.

b) On met sous tension et on régle la consigne a 5V .L’évolution du niveau avec l’hystérésis du régulateur Xu=5% est donnée sur la figure suivante ainsi que le signal de commande:

Du graphe on relève l’amplitude et la période des oscillations :

c) avec l’hystérésis du régulateur a 10% on aura :

On relève l’amplitude et la période des oscillations :

d) On règle la consigne a 8V et le débit de sortie sur moyen.On relèvera l’évolution du niveau avec l’hystérésis du régulateur à Xu = 5%

On relève du graphe l’amplitude et la période des oscillations

On relève l’évolution du niveau du fluide avec l’hystérésis du régulateur à 10% sur la figure suivante :

Du graphe on relève l’amplitude et la période des oscillations :

f) Observations : On voit que la réponse est sinusoïdale non amortis. La réponse oscille autour de la valeur de la consigne quelle que soit la

perturbation. L’oscillation avec l’hystérésis à 10% est de 1V et avec 5% est 0.5V leurs périodes

respectives sont 6 et 12s En réglant l’hystérésis du régulateur a 10% on aura la période et l’amplitude des

oscillation est le double de celles des oscillation si l’on règle l’hystérésis à 5%.

g) le système peut s’arrêter d’une manière autonome.

Justification :

On a utiliser un régulateur à hystérésis et comme on le sait ce type de régulateur impose une fourchette de variation du niveau du fluide et lorsque le niveau du fluide dépasse le niveau désiré de cet écart la pompe va s’arrêter automatiquement et ne se déclenchera que si le niveau du fluide baisse au dessous du niveau qu’on imposer avec l’écart

h) Modèle mathématique de commande :

Pour Qs=0

Pour Ve=0

En appliquant le théorème de superposition :

i) Schéma fonctionnel de l’installation :

Qs (p) Ve (p) Qe (p) - Vs (p)

-

Ksp.1

1

pS res .

1

Kh