Régulation à bande proportionnelle

Ce forum traite des questions concernant la régulation et la programmation des radiateurs électriques comme l'utilisation du fil pilote, les thermostats d'ambiance ou encore les gestionnaires d'énergie.

Régulation à bande proportionnelle

de Alan » Mar 31 Mar 2015 13:25

Bonjour, j'ai un exercice à faire mais je n'y arrive pas.

J'aimerais qu'on m'explique comment fonctionne un régulateur de température à bande proportionnelle.
Les thermostats du chauffage domestique sont ils à bande proportionnel ? Si non, comment fonctionne t-il ?
Je pense que je pose la question dans la bonne rubrique du forum.

Please help !
Alan
 
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Re: Régulation à bande proportionnelle

de Bricoleur » Mar 31 Mar 2015 13:58

Je te conseille de regarder ce site qui répond à pleins de questions théoriques sur le chauffage.

http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11247#04

Je peux te répondre simplement : Il y a 2 façon de réguler dans un système bouclé.
Soit en TOUT ou RIEN, soit en contrôle PROPORTIONNEL.

En TOUT ou RIEN (TOR) l'action s'enclenche à chaque fois que la valeur de consigne est atteinte dans un sens ou dans l'autre.
On doit donner au système une certaine inertie ou de l'hystérésis, si non, il oscillerait en permanence.
Si la période est courte, les chauffagistes disent qu'il y a pompage et le système s'use rapidement. si on allonge la période, la régulation devient moins précise (l'écart grandit entre la consigne et la valeur maximum de la mesure).


En PROPORTIONNEL : la réaction est temporisée et se réduit plus la mesure se rapproche de la consigne. De cette façon, la régulation ambiante est plus précise. La réaction est dosée en proportion de l'écart avec la consigne. De cette façon à l'approche de la valeur de consigne, la réaction est très faible et de cette façon le phénomène d'oscillation de part et d'autre est fortement réduit.

Le site Energie Plus est très clair, peut être plus que moi :)


La page Wikipedia en anglais va plus loin pour expliquer la régulation PID - Proportionnel - Intégrale- Dérivée
http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller

Un contrôleur proportionnelle, intégrale et dérivée (PID) est une boucle de régulation mécanisme de rétroaction ( contrôleur ) largement utilisé dans les systèmes de contrôle industriels . Un régulateur PID calcule une valeur d'erreur en tant que différence entre une mesure de variable de processus souhaitée et une valeur de consigne . Le contrôleur tente de minimiser l'erreur en ajustant le procédé par l'utilisation d'une variable manipulée.

Le régulateur PID algorithme comporte trois paramètres constants séparés, et est donc parfois appelé le contrôle de trois terme: la proportionnelle , les intégrales et dérivés des valeurs, noté P, I et D. Autrement dit, ces valeurs peuvent être interprétés en termes de temps:

- P dépend de la présente erreur,
- I dépend de l'accumulation des erreurs passées,
- et D est une prédiction d'erreurs futures, basé sur le taux actuel de changement.

La somme pondérée de ces trois actions est utilisée pour ajuster le processus via une commande telle que la position d'une soupape de commande , un amortisseur , ou la puissance fournie à un élément chauffant.

En l'absence de connaissance du processus sous-jacent, un régulateur PID a historiquement été considéré comme étant le contrôleur le plus utile. En ajustant les trois paramètres de l'algorithme du régulateur PID, le régulateur peut fournir une action de commande conçu pour les conditions de procédé spécifiques. La réponse de l'unité de commande peut être décrit en termes de la réactivité du dispositif de commande d'une erreur, la mesure dans laquelle le contrôleur dépassements de la valeur de consigne, et le degré d'oscillation du système. Notez que l'utilisation de l'algorithme PID pour le contrôle ne garantit pas un contrôle optimal de la stabilité du système ou du système.

Certaines applications peuvent nécessiter l'utilisation seulement une ou deux actions pour assurer le contrôle de système approprié. Ceci est obtenu en fixant les autres paramètres à zéro. Un régulateur PID sera appelé PI, PD, P ou régulateur I en l'absence d'actions de commande respectives. contrôleurs de PI sont assez fréquentes, puisque l'action dérivée est sensible à la mesure du bruit, alors que l'absence d'un terme intégral peut empêcher le système d'atteindre sa valeur cible en raison de l'action de contrôle.
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Re: Régulation à bande proportionnelle

de Alan » Mar 31 Mar 2015 14:08

Merci pour ta réponse.

Ma question porte plus précisément sur ce qu'on appelle la "bande proportionnelle". Je comprends pas clairement ce que ça représente.
Alan
 
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Re: Régulation à bande proportionnelle

de Bricoleur » Mar 31 Mar 2015 14:35

En "tout ou rien", la bande est fixe. Cette plage est liée à la quantité d’hystérésis du système. Sans hystérésis, le régulateur n'arrêterait pas de s'enclencher et l'usure du système serait très forte du fait du nombre très rapproché de ON/OFF. Sur les vielles régulations de thermostat de plancher chauffant,il est parfois possible de choisir entre différentes valeurs pour améliorer la stabilité de température ambiante en fonction de l'inertie.

Exemple de régulation avec hystérésis :

Régulation du chauffage avec hystérésis symétrique

Régulation du chauffage avec hystérésis unilatérale


La bande est proportionnelle dans les régulations proportionnelles car elle se réduit plus la température mesurée par la sonde se rapproche de la température de consigne.

Différences entre régulation TOR et régulation chrono-proportionnelle
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bande proportionnelle

de Yvon » Mar 31 Mar 2015 15:30

Dans un asservissement TOR : l'hystérésis fixe une bande de régulation autour de la consigne ok.
par exemple +/- 1°C.
19<20>21

Tu dis, "Plus la température mesurée s'approche de la consigne, plus la durée de commutation est réduite."
La réponse est proportionnelle à la lecture de l'erreur dans la bande de régulation.

Un asservissement non linéaire à hystérésis... Est-ce une bande proportionnelle ? Je m'y perds un peu
Yvon
 
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Re: Régulation à bande proportionnelle

de Yvon » Mar 31 Mar 2015 15:40

Par ailleurs, une norme contre les perturbation du réseau impose de ne pas commuter avec des périodes trop rapprochées (environ 1 minute).
Yvon
 
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Re: Régulation à bande proportionnelle

de Alan » Mar 31 Mar 2015 16:51

Lol . j'ai cru comprendre un moment grace à l'explication de bricoleur mais
Alan
 
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Re: Régulation à bande proportionnelle

de Ricou » Mer 1 Avr 2015 10:26

L’action proportionnelle permet de faire varier la correction produite par le régulateur proportionnellement à l’écart entre la mesure et la consigne. Son rôle est de stabiliser la mesure. Sur la plupart des régulateurs, on règle la Bande Proportionnelle au lieu de régler le gain du régulateur.


Régulateur PID Proportionnelle Intégrale Dérivée.
(aussi traduit de l'anglais)

Les définitions suivantes peuvent être nécessaires:

1) Temps du cycle : Aussi connu comme période est la temps total que le contrôleur met pour réaliser un cycle marche / arrêt. Exemple: avec un cycle de 20 secondes, un fonctionnement ON de 10 secondes et un arrêt OFF de 10 secondes, la puissance de sortie représente 50%. Le contrôleur fonctionne dans la bande proportionnelle.

2) Bande proportionnelle : Une bande de température exprimée en pourcentage de l'échelle totale ou en degrés dans laquelle le dosage du contrôleur à action proportionnel se déroule. Le plus large de la bande proportionnelle, la plus grande zone autour de la consigne dans laquelle l'action proportionnelle a lieu. Ceci est parfois désigné comme un gain qui est l'inverse de la bande proportionnelle.

3) Intégré : Egalement connu sous le nom de réinitialisation, est une fonction qui ajuste la largeur de bande proportionnelle par rapport à la valeur de consigne de compenser décalage (statisme) de consigne; autrement dit, il ajuste la température mesurée au point de consigne une fois que le système est stabilisé.

4) Dérivé : Egalement connu comme le taux, détecte la vitesse de montée ou de baisse de température du système et ajuste automatiquement la bande proportionnelle bande pour minimiser les excursions de température vers le haut ou vers le bas.
Ricou
 
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de Yvon » Mer 1 Avr 2015 15:10

?? La traduction auto fait perdre du sens

pour faire simple. ;) Si je retrouve mes cours !

1 - Un système de régulation TOR produit une action qui est à 100% On ou OFF. Dans le cas d'une vanne par exemple, celle-ci est ouverte ou fermée à 100% jusqu'à avoir atteint la consigne. Dans le cas de commande d'une résistance chauffante, celle-ci est activée ou coupée pour une durée continue jusqu'à atteindre la consigne.


2 - Une régulation à action proportionnelle produit des activations de la commande qui sont proportionnelles à l'écart entre la mesure et la consigne. La vanne n'est pas totalement ouverte. La durée d'activation de la résistance chauffante n'est pas continue mais variable pour des durées définies par les algorithmes du régulateur.

L'action (A) du régulateur est proportionnelle à l'écart (e) entre la valeur mesurée et la consigne : A = G.e
G est le gain du système.

La "bande proportionnelle" est égale à 100/G (G=gain proportionnel)
La Bp est exprimée en % : Bp = 100/G


Ce type de régulation est d'une grande précision mais en théorie la valeur de consigne ne peut être atteinte. En augmentant G , l'écart résiduel diminue mais le système devient très instable avec un gain de grande valeur.

D'où la nécessité d'introduire une autre correction : l'action Intégrale.

Action intégrale : Elle a pour but de calculer la commande en intégrant l'erreur dans le temps. La commande augmente en permanence si l'erreur est constante, même si elle vaut zéro... L'action est égale à l'intégrale de l'écart avec la consigne divisée par une constante de temps T. L'action ne tend plus vers zéro quand l'écart se réduit. L'action intégrale ajoute à la commande un retard par rapport à une action proportionnelle simple.

Action dérivée : Cette 3eme correction vise à anticiper le dépassement de la consigne introduit par l'action intégrale. Elle est proportionnelle à la dérivée de l'erreur. Elle accélère aussi la correction dans le cas où l'erreur croît brutalement.


Schéma tout simple d'un asservissement ou régulation à boucle fermée (contre-réaction)

Schéma d'une régulation à boucle fermée

Les correcteurs les plus utilisés sont :
Action proportionnelle : P
Action Intégrale : I
Action dérivée : D


Dans la pratique il existe des normes européennes qui encadrent le fonctionnement des appareils électro domestiques (y compris les systèmes de régulations de température).

Sauf erreur de ma part, le délai minimum obligatoire entre 2 commutations d’une charge résistive est de 30 secondes, cela pour limiter les perturbations électromagnétiques du réseau.

Les régulations thermiques électroniques fonctionnent avec des pas de 40 secondes (norme européenne).

Le thermostat contrôle la température ambiante toutes toutes les 40 secondes, et envoie un ordre de chauffe d'une durée de 0 à 40 secondes selon l'écart qu'il a constaté entre la consigne et la température ambiante mesurée par la sonde (précision de 0,1°C).

En fonctionnement normal quand la température est stabilisée, toutes les 40 secondes le voyant de chauffe du thermostat s'allume pendant une durée variable.

Les régulations mécaniques qui ont disparu au milieu des années 90 contrôlaient la température toutes les 7 minutes. Les fluctuation pouvaient atteindre +/- 3°Celsius autour de la température de consigne.

Voir aussi cette discussion : regulation-10eme-degre-t527.html
Yvon
 
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Re: Régulation à bande proportionnelle

de Alan » Lun 6 Avr 2015 12:59

Le sujet est difficile à cerner. Je vous donnerais ma version la semaine prochaine.

Action proportionnelle // bande proportionnelle A creuser.
Alan
 
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Re: Régulation à bande proportionnelle

de Alan » Mer 5 Aoû 2015 12:03

Je reviens à vous en cette journée d'été pluvieuse ;)

Ceux qui ont un tableur au format XLS peuvent utiliser cette simulation donnée par Energie Plus :
Lien : http://www.energieplus-lesite.be/filead ... GUL_PI.xls

Mode d'emploi de la feuille de calcul : Il s'agit d'un local chauffé par un radiateur. Celui est alimenté par une vanne 3 voies dont l'ouverture est commandée par une régulateur P, I ou PI. En modifiant les paramètres (cases jaunes), on peut observer les réactions du système.
Alan
 
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de Patoche » Mer 5 Aoû 2015 19:09

capito nada :| Ca m’empêche pas d'aimer savoir ce que j'achète. Dans un Calidou noirot il y a t-il une régulation PID ?
Patoche
 
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de Alain » Jeu 6 Aoû 2015 12:33

Pour obtenir un bon CA les régulations sont toutes chrono-proportionnelles souvent à action intégrale.
Je parle pour le chauffage mural de marque fabriqué en France.
Alain
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de Patoche » Jeu 6 Aoû 2015 18:41

Merci de votre réponse. Mais le CA .... ? quésaco ?
Patoche
 
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de Alain » Ven 7 Aoû 2015 08:22

Parmi les critères d'efficacité d'un émetteur de chaleur, il y en a 2 qui concernent directement la régulation :

- La précision du thermostat au 1/10em de degré : la précision d'un thermostat est sa sensibilité au déclenchement et sa fidélité. Pour cette exigence, les thermostats électroniques se sont généralisés car ils dérivent moins et sont plus sensibles que les bilames.

- Le coefficient d'aptitude (CA) du couple thermostat/corps de chauffe. Cette valeur qui est indiquée par certains fabricants est le critère le plus important. Il correspond à la capacité de l'appareil de chauffage à maintenir une température stable dans un local. La valeur du CA est directement lié à la variation temporelle mesurée (oscillation autour de la consigne) par un coefficient qui dépend du type de l'émetteur (mural, intégré au bâti ..).
Alain
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