Asservissement (automatique)

Pour les articles homonymes, voir Asservissement.

Un asservissement en automatique est un algorithme dont l'objet principal est de stabiliser et d'améliorer la réaction d'un système par rapport à sa consigne. Le principe général est de comparer la consigne et l'état du système de manière à le corriger. On parle également de système commandé par rétroaction négative, ou de système en boucle fermée.

Synoptique général d'un système asservi

Principe

Le principe de base d'un asservissement est de mesurer l'écart entre la valeur réelle de la grandeur physique à asservir et la valeur de consigne que l'on désire atteindre, et de calculer la commande appropriée appliquée à un (ou des) actionneurs de façon à réduire cet écart.

Ce principe pratiquement universel a cependant un inconvénient (généralement négligeable et négligé, sauf pour les systèmes très rapides ou nécessitant des suivis précis de trajectoire) : les actionneurs étant pilotés en fonction de l'écart entre valeur réelle et consigne, le système ne peut réagir que lorsque cet écart est effectif, c’est-à-dire avec un certain retard. On peut, dans certains cas, compenser cet effet en complétant l'asservissement par un feed forward, c’est-à-dire en pilotant les actionneurs pour obtenir directement la valeur cible, ou du moins en donnant l'ordre qui permet de s'en approcher le plus en aveugle, si on sait prévoir le comportement des actionneurs. Par exemple on peut, dans le cas d'un asservissement en position, piloter directement l'accélération si on connaît l'accélération de la consigne.

Performances

Plusieurs paramètres caractérisent les performances d'un asservissement :

• la vitesse à laquelle la valeur finale sera atteinte. C'est le temps de réponse.
• la stabilité. Un système est stable si la sortie tend vers une valeur finie. Si elle oscille, l'asservissement est instable.
• le dépassement. Souvent exprimé en pourcent. Même lorsqu'un système est stable, il arrive que la sortie dépasse la consigne avant de se stabiliser.
• la précision, c’est-à-dire la capacité de l'asservissement à atteindre la consigne avec précision.

Un asservissement agit sur plusieurs caractéristiques de la grandeur asservie comme :

• La position : Asservissement de position
• La vitesse : Asservissement de vitesse
• L'accélération : Asservissement d'accélération

L'automaticien se heurte alors à un dilemme : la stabilité et la précision d'une part et l'amortissement et la rapidité d'autre part sont des critères antagonistes. Pour améliorer ces caractéristiques il faut modifier les caractéristiques internes du système ou ajouter un correcteur dans la boucle d'asservissement. Il existe différents types de correcteurs, leur action peut être intégrale, dérivée et/ou proportionnelle.

Certains systèmes complexes optimisent plusieurs de ces caractéristiques pour obtenir des réponses à la fois rapides et précises. Pour des systèmes non mécaniques, on peut également asservir d'autres types de grandeur : tension, phase... La contrainte principale étant de pouvoir les mesurer et d'agir sur elles par une commande efficace.

Voir aussi

• Automatique
• Régulation automatique
• Automate programmable industriel
• Régulateur PID
• Commande prédictive