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Liste des correcteurs ​

Contexte ​

Pour corriger un système, une stratégie possible consiste à ajouter un correcteur dans la boucle ouverte.

Système bouclé intégrant un correcteur
  • C(s): fonction de transfert du correcteur,
  • F(s): fonction de transfert du système à corriger,
  • G(s)=C(s)F(s): fonction de transfert de la boucle ouverte.

Dans ce chapitre, nous allons considérer différents correcteurs usuels.

Correcteurs Usuels ​

Correcteur Proportionnel (P) ​

Fonction de transfert ​

La fonction de transfert d'un correcteur proportionnel est donnée par :

C(s)=K
  • K: gain du correcteur.

Avantages et inconvénients ​

Avantages :

  • Simple à implémenter et à régler.
  • Augmente la rapidité de réponse en boucle fermée.

Inconvénients :

  • N'élimine pas l'erreur statique (erreur résiduelle possible pour une entrée en échelon).

Correcteur Proportionnel-Intégral (PI) ​

Fonction de transfert ​

La fonction de transfert d'un correcteur proportionnel-intégral est donnée par :

C(s)=Kp+Kis
  • Kp: gain du correcteur proportionnel,
  • Ki: gain de l'action intégrale.

Diagramme de Bode ​

Diagramme de Bode d'un correcteur PI

L'action intégrale du correcteur PI permet d'apporter du gain en basse-fréquence (diminution de l'erreur en régime permanent). Ce correcteur enlève néanmoins de la phase en basse-fréquence (diminution des marges de phase et de gain)

Avantages et inconvénients ​

Avantages :

  • Élimine l'erreur statique pour une entrée en échelon (ajout d'un intégrateur dans la boucle ouverte)
  • Simple à régler avec des méthodes comme Ziegler-Nichols.

Inconvénients :

  • Peut ralentir la réponse transitoire (phénomène de dépassement ou d'oscillations).
  • Peut déstabiliser le système en boucle fermée si les paramètres sont mal réglés.

Correcteur Proportionnel-Dérivateur (AP) ​

Fonction de transfert ​

La fonction de transfert d'un correcteur à avance de phase est donnée par :

C(s)=K⋅1+T1s1+T2s

avec T1<T2.

Diagramme de Bode ​

Diagramme de Bode d'un correcteur à avance de phase

Le correcteur à avance de phase permet d'ajouter de la phase ce qui permet d'augmenter les marges de gain et de phase.

Avantages et inconvénients ​

Avantages :

  • Augmente la marge de phase, améliorant la stabilité.
  • Permet une réponse plus rapide en boucle fermée.

Inconvénients :

  • Nécessite un réglage précis des constantes T1 et T2.

Correcteur Proportionnel-Dérivateur (PID) ​

Fonction de transfert ​

La fonction de transfert d'un correcteur proportionnel-intégral-dérivateur est donnée par :

C(s)=Kp+Kis+Kds
  • Kp: gain du correcteur proportionnel,
  • Ki: gain de l'action intégrale.
  • Kd: gain de l'action dérivée.

Diagramme de Bode ​

Diagramme de Bode d'un correcteur PID

Lorsqu'il est bien réglé, un correcteur PID permet à la fois d'apporter du gain en basse-fréquence et d'ajouter de la phase en haute fréquence.

Avantages et inconvénients ​

Avantages :

  • Combine les avantages des correcteurs P, I et D.
  • Élimine l'erreur statique, améliore la stabilité et réduit les oscillations.
  • Convient à une large gamme de systèmes.

Inconvénients :

  • Plus complexe à régler (besoin de méthodes adaptées).
  • Sensible au bruit (composante dérivée).