projet de fin detudes spécialité : genie electrique-automatique régulation de niveau deau dans un...

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

1

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

3

IntroductionRégulateur PIDRégulateur flouDescription du système de régulation de niveauDescription de la carte d’interfaçageEnvironnement LabVIEW & résultatsConclusions et perspectives

4

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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


r


ge


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


r


ge


Conclusion et

perspective

7

• Loi 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


r


ge


Conclusion et

perspective

8

• Loi 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


9

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


Conclusion et

perspective

10101010

Opérateurs de base

1010

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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


r


ge


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


r


ge


Conclusion et

perspective

13

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


r


ge


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


r


ge


Conclusion et

perspective

151515

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


16

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


Conclusion et

perspective

17

Présentation de la maquette Présentation de la maquette

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


Conclusion et

perspective

181818

Adaptation Ampli de puissance

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


Conclusion et

perspective

19

PIC 16F877Alimentation

DAC0808

AOP LF351Port série

Max232

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


Conclusion et

perspective

202020

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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.

21

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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


r


ge


Conclusion et

perspective

23

La conversion numérique analogique est réalisée par le DAC 0808 associé à un amplificateur LF351

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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


r


ge


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


r


ge


Conclusion et

perspective

2626

Description de la carte d’alimentation stabiliséeDescription de la carte d’alimentation stabiliséeTransformateur

Redressement

Filtrage RegulationVe Vs


27

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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


r


ge


Conclusion et

perspective

29

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


r


ge


Conclusion et

perspective

3030

palette d’outils

palette de commandes

palette de fonctions

Palettes de LabVIEWPalettes de LabVIEW

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


Conclusion et

perspective

31

Bibliothèques de commandeBibliothèques de commande

bibliothèque de commande PID

bibliothèque de commande floue

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


Conclusion et

perspective

3232

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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


r


ge


Conclusion et

perspective

3434

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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


36

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

37

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


Conclusion et

perspective

PerspectivesPerspectivesL’aspect modulaire de la maquette permet d’utiliser d’autres types et d’autres formes de régulation

38

Introduction

Régulateur PID

Régulateur flou


r


ge


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


r


ge


Conclusion et

perspective

39

Système commandéSystème commandéCarte d’interfaçage Carte d’interfaçage

projet de fin detudes spécialité : genie electrique-automatique régulation de niveau deau dans un...

Documents