Valider une performance

La structure matérielle est définie, toutefois les paramètres ne sont pas tous figés.

ExempleFour de cuisson

Le modèle représente un four de cuisson, alimenté par le secteur. La structure retenue est celle d'une régulation Tout Ou Rien :

  • Une résistance chauffe l'enceinte

  • Un thermostat, sensible à la température dans l'enceinte, pilote un contacteur

  • Le contacteur autorise (ou pas) la mise sous tension de la résistance, en fonction de la température dans l'enceinte

La performance recherchée est d'obtenir dans l'enceinte une température stable, aussi proche que possible de la consigne fixée par l'opérateur.

Four de cuisson : Modèle (à gauche) et I.H.M. (à droite)

Les quatre paramètres suivants : puissance de chauffe, température initiale, température de consigne et hystérésis du thermostat sont accessibles à l'utilisateur du modèle à travers un I.H.M. (Interface Homme Machine) qui permet aussi la mise en énergie (VIRTUELLE !) du four.

Un « scope » permet de suivre l'évolution temporelle de la température dans l'enceinte et de la commande du chauffage.

RemarqueRégulation TOR

La régulation TOR a été choisie pour sa simplicité et son coût modique sachant d'emblée qu'il sera impossible d'obtenir un écart nul entre la température effective dans l'enceinte et la consigne avec cette solution technique, au contraire d'autres régulations plus sophistiquées (régulations PI, voire PID).

FondamentalIntérêt de la simulation

La simulation est particulièrement intéressante lorsque les phénomènes à observer sont lents. Ainsi, pour le four de cuisson, la simulation d'une montée en température sur une heure ne prend que quelques secondes !

MéthodeInfluence des différents paramètres

Pour bien comprendre l'influence des paramètres d'un modèle, il faut en modifier un seul à la fois.

ExempleFour de cuisson - Influence de la puissance de chauffe

On donne successivement les valeurs 100W, 1200W, 400W et 300W à la puissance de chauffe (paramètre lié à la résistance) afin de valider son influence sur le comportement du four.

La température initiale est de 20°C, la consigne est fixée à 100°C. Le thermostat présente un hystérésis de 4°C. Les résultats sont consignés ci-dessous.

Avec :

  • P=100W : on voit que la puissance est insuffisante pour atteindre la température de consigne. La commande du chauffage reste à « 1 » durant toute la durée de la simulation

  • P=1200W : le premier dépassement est très important (supérieur à 20°C au dessus de la consigne) et les oscillations ont une amplitude importante

  • P=400W : le premier dépassement est fortement diminué (inférieur à 10°C au dessus de la consigne) et les oscillations ont une amplitude plus faible

  • P=300W : le premier dépassement est encore réduit et les oscillations ont une amplitude très faible mais le temps de réponse est augmenté (1000s).

ComplémentRapidité / Dépassement - Précision

On pourra choisir la puissance permettant d'obtenir la performance souhaitée selon qu'est privilégiée la rapidité ou un dépassement raisonnable.

Quant à la précision, elle dépend certes de la puissance mais aussi de l'hystérésis du thermostat, paramètre dont l'influence n'a pas été mise en lumière dans les simulations précédentes.