Décryptage approfondi des systèmes de contrôle complexes (Partie 2)

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Les systèmes de contrôle complexes comprennent : les systèmes de contrôle en cascade, les systèmes de contrôle homogène, les systèmes de contrôle par rapport, les systèmes de contrôle à plusieurs plages, les systèmes de contrôle sélectif automatique, les systèmes de contrôle feedforward et les systèmes de contrôle à trois impulsions, etc. Dans les articles précédents et intermédiaires, nous avons présenté respectivement les systèmes de contrôle en cascade, les systèmes de contrôle uniforme, les systèmes de contrôle par rapport, les systèmes de contrôle par étapes et les systèmes de contrôle sélectif automatique. Cet article présente les systèmes de contrôle feedforward et les systèmes de contrôle à trois impulsions. 6) Système de contrôle feedforward : La différence entre un système de contrôle feedforward et un système de contrôle par rétroaction est que, en cas de perturbation, le système de contrôle par rétroaction s’adapte en fonction de l’écart entre la valeur mesurée et la valeur cible ； Quant au système de contrôle feedforward, il s’adapte en fonction de l’amplitude de la perturbation. Un système de contrôle par rétroaction doit faire en sorte que le régulateur ajuste les paramètres de régulation uniquement lorsque le paramètre à mesurer présente une déviation, afin de compenser l’effet des perturbations sur ce paramètre. Cependant, dans certains processus industriels, il existe souvent un retard : lorsque une perturbation se produit, le paramètre à réguler met du temps à changer, et pendant cette période, le régulateur ne procède à aucune correction, restant ainsi en retard par rapport à l’effet de la perturbation. Lorsque nous utilisons un système de contrôle feedforward, dès qu’une perturbation se produit et avant même que la grandeur du paramètre à réguler ne change, le transmetteur a déjà détecté l’ampleur de cette perturbation ; le régulateur intervient alors pour effectuer des ajustements. Ces ajustements rapides et appropriés permettent au paramètre mesuré de ne pas subir de déviation en raison des interférences. Dans les applications réelles de contrôle d’objets de processus, on utilise rarement un système de contrôle feedforward pur pour réguler les paramètres à contrôler. En général, on adopte des solutions combinant régulation par rétroaction et régulation feedforward, ou régulation par rapport et régulation feedforward, en fonction de l’objet de contrôle spécifique. Le système de contrôle à trois impulsions présenté ci-dessous est un exemple de circuit de régulation feedforward associé à une régulation en cascade. 7) Système de contrôle à trois impulsions : L’application la plus typique du système de contrôle à trois impulsions se trouve dans le système d’alimentation en eau des chaudières, où le niveau du ballon d’eau de la chaudière varie en fonction de facteurs tels que l’augmentation ou la diminution de la charge en vapeur. Lorsque la charge en vapeur augmente soudainement de manière significative, la pression de la vapeur dans le ballon d’eau diminue instantanément, ce qui intensifie l’ébullition de l’eau et fait augmenter rapidement le nombre de bulles. Ces bulles apparaissent non seulement à la surface de l’eau, mais aussi en dessous d’elle. Comme le volume des bulles est beaucoup plus grand que celui de l’eau, cela entraîne une élévation du niveau du liquide dans le ballon d’eau. Comme ce niveau d’eau élevé ne reflète pas la quantité réelle d’eau stockée dans le ballon de vapeur, on l’appelle « niveau d’eau fictif ». Si un système de contrôle à trois impulsions n’est pas mis en place, le régulateur de niveau enverra des signaux erronés, ce qui fermera partiellement la vanne d’alimentation en eau. Le niveau réel de l’eau baissera encore, provoquant une ébullition plus intense dans la cuve à vapeur. La quantité de bulles augmentera alors rapidement, ce qui expose la chaudière au risque d’explosion. Le système de contrôle à trois impulsions est une solution conçue pour le contrôle du niveau de liquide dans la cuve de la chaudière. Il intègre les paramètres du débit d’eau d’alimentation et ceux du débit de vapeur sortante ; le niveau de liquide dans la cuve constitue la variable à contrôler. Grâce à un opérateur, cette valeur sert de consigne au régulateur secondaire du débit d’eau d’alimentation, permettant ainsi d’atteindre un équilibre entre le niveau de liquide dans la cuve, le débit d’eau d’alimentation et le débit de vapeur. Le débit de vapeur sert de signal feedforward pour le circuit de contrôle du débit d’eau d’alimentation ; il s’agit en réalité d’un circuit de contrôle feedforward + cascade. Ce qui a été décrit ci-dessus n’est qu’un exemple de système de contrôle à trois impulsions. Dans la pratique, en fonction des exigences techniques différentes, il existe diverses solutions de contrôle à trois impulsions, ainsi que des systèmes de contrôle à une ou deux impulsions. Il convient donc d’élaborer un plan de contrôle adapté aux besoins.