Ingénierie, innovation et développement durable (STI2D) · Terminale · Comportement informationnel des produits
Asservissement et régulation
Mesurer, comparer, corriger.
En bref
Un four doit tenir sa température, un drone son altitude, un chauffage la consigne du salon — malgré les perturbations.
Un four doit tenir sa température, un drone son altitude, un chauffage la consigne du salon — malgré les perturbations. C’est le rôle de la boucle fermée.
Structure d’un système asservi
ConsigneComparateurCorrecteurPréactionneurActionneurProcessusCapteurretour au comparateur
| L’élément | Rôle |
|---|---|
| Consigne | Valeur voulue (21 °C) |
| Capteur | Mesure la grandeur réglée |
| Comparateur | Calcule l’écart : ε = consigne − mesure |
| Correcteur | Élabore la commande à partir de l’écart |
| Actionneur | Agit sur le processus (radiateur, moteur) |
| Perturbation | Ce qui dérange (fenêtre ouverte, vent, charge) |
On parle de régulation quand la consigne est fixe et qu’on lutte contre les perturbations, d’asservissement quand la sortie doit suivre une consigne qui change.
Les critères de performance
| Le critère | Question | Mesure |
|---|---|---|
| Stabilité | Le système converge-t-il, sans osciller sans fin ? | Allure de la réponse |
| Précision | L’écart final est-il nul ou faible ? | Erreur statique |
| Rapidité | Atteint-il vite la consigne ? | Temps de réponse à 5 % |
| Dépassement | Dépasse-t-il la consigne ? | Dépassement en % |
Les correcteurs
| Le correcteur | Principe | Effet |
|---|---|---|
| Tout ou rien (TOR) | Marche si mesure < consigne − hystérésis, arrêt au-dessus | Simple, oscille autour de la consigne |
| Proportionnel (P) | Commande = Kp × ε | Plus Kp est grand, plus c’est rapide, mais risque d’oscillation ; une erreur statique subsiste souvent |
| Intégral (I) | Ajoute la somme des écarts passés | Annule l’erreur statique, mais ralentit |
| Dérivé (D) | Réagit à la vitesse de variation de l’écart | Amortit, anticipe |
Le correcteur PID combine les trois ; on le règle par simulation puis par essais.
Exemple travaillé : thermostat TOR avec hystérésis
Consigne 20 °C, hystérésis ± 0,5 °C. Le chauffage s’allume quand T < 19,5 °C et s’éteint quand T > 20,5 °C. La température oscille entre environ 19,5 et 20,5 °C. Sans hystérésis, le relais claquerait sans cesse autour de 20 °C et s’userait.
Lire une réponse indicielle
On applique un échelon de consigne (de 0 à 100 tr/min) et on observe la sortie :
- La vitesse monte à 108 tr/min puis se stabilise à 98 tr/min.
- Dépassement : (108 − 98) / 98 ≈ 10 %.
- Erreur statique : 100 − 98 = 2 tr/min, soit 2 %.
- Temps de réponse à 5 % : instant après lequel la sortie reste entre 93,1 et 102,9 tr/min (± 5 % de la variation totale, ici de 0 à 98 tr/min, autour de la valeur finale).
Il y a toujours un compromis rapidité / stabilité : pousser le gain accélère la réponse mais la rend plus oscillante.
Où intervient la chaîne d’information ?
Le correcteur est aujourd’hui un programme dans un microcontrôleur : il lit le capteur à chaque période d’échantillonnage, calcule l’écart, puis la commande (souvent un rapport cyclique MLI envoyé au hacheur).
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Quel élément calcule l’écart entre consigne et mesure ?
2.Une fenêtre ouverte dans une pièce chauffée est pour la régulation…
3.Quel correcteur annule l’erreur statique ?
4.Augmenter le gain proportionnel rend en général le système…
5.Thermostat de consigne 20 °C avec hystérésis ± 0,5 °C : quand le chauffage s’allume-t-il ?
6.À quoi sert l’hystérésis d’un thermostat TOR ?
0 / 6 questions
Dans l’app, ce chapitre a son quiz complet, chronométré, et tes erreurs reviennent au bon moment pour ne plus les refaire.
La fiche de révision, sur une page
Tout « Asservissement » sur une seule page A4 illustrée : l’essentiel, les pièges et un mini-test. Elle se débloque dans l’app avec des gemmes — et ton compte gratuit en offre assez pour tes trois premières fiches.
