Point de consigne (système de contrôle)

En cybernétique et en théorie du contrôle , une valeur de consigne ( SP ; également point de consigne ) est la valeur souhaitée ou cible d'une variable essentielle, ou valeur de processus (PV) d'un système de contrôle , qui peut différer de la valeur mesurée réelle de la variable. L'écart d'une telle variable par rapport à sa valeur de consigne est l'une des bases d'une régulation contrôlée par erreur utilisant une rétroaction négative pour le contrôle automatique. Une valeur de consigne peut être n'importe quelle quantité physique ou paramètre qu'un système de contrôle cherche à réguler, comme la température, la pression, le débit, la position, la vitesse ou tout autre attribut mesurable.

Dans le contexte du régulateur PID , la valeur de consigne représente la référence ou l'objectif de la variable de processus contrôlée. Elle sert de référence à laquelle la variable de processus réelle (PV) est continuellement comparée. Le régulateur PID calcule un signal d'erreur en prenant la différence entre la valeur de consigne et la valeur actuelle de la variable de processus . Mathématiquement, cette erreur s'exprime comme suit :

{\displaystyle e(t)=SP-PV(t), <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>et</mi> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <mi>S</mi> <mi>P</mi> <mo>−</mo> <mi>P</mi> <mi>V</mi> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>,</mo> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle e(t)=SP-PV(t),}</annotation> </semantics> </math></span><img src=

où est l'erreur à un instant donné , est la consigne, est la variable de processus à l'instant . ${\displaystyle e(t) <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>et</mi> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle e(t)}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle t <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>t</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle t}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle SP <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>S</mi> <mi>P</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle SP}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle PV(t) <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>P</mi> <mi>V</mi> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle PV(t)}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle t <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>t</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle t}</annotation> </semantics> </math><img src=$

Le contrôleur PID utilise ce signal d'erreur pour déterminer comment ajuster la sortie de contrôle afin d'amener la variable de processus aussi près que possible du point de consigne tout en maintenant la stabilité et en minimisant le dépassement .

Exemples

Régulateur de vitesse

L' erreur peut être utilisée pour ramener un système à sa norme. Un exemple courant est le régulateur de vitesse d'un véhicule routier, où des influences externes telles que des pentes provoquent des changements de vitesse (PV) et le conducteur modifie également la vitesse de consigne souhaitée (SP). L'algorithme de contrôle automatique rétablit la vitesse réelle à la vitesse souhaitée de manière optimale, sans retard ni dépassement, en modifiant la puissance de sortie du moteur du véhicule. De cette manière, l' erreur est utilisée pour contrôler la PV de manière à ce qu'elle soit égale à la SP. Une erreur courante est classiquement utilisée dans le régulateur PID . ${\displaystyle SP-PV <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>S</mi> <mi>P</mi> <mo>−</mo> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle SP-PV}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle SP-PV <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>S</mi> <mi>P</mi> <mo>−</mo> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle SP-PV}</annotation> </semantics> </math><img src=$ ${\displaystyle SP-PV <semantics> <mrow> <mstyle> <mi>S</mi> <mi>P</mi> <mo>−</mo> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mstyle> </mrow> <annotation>{\displaystyle SP-PV}</annotation> </semantics> </math><img src=$

Applications industrielles

Une attention particulière doit être accordée aux applications techniques. Dans les systèmes industriels, des contraintes physiques ou de processus peuvent limiter le point de consigne déterminé. Par exemple, un réacteur qui fonctionne plus efficacement à des températures plus élevées peut être conçu pour résister à 500 °C. Cependant, pour des raisons de sécurité, le point de consigne de la boucle de régulation de la température du réacteur serait bien inférieur à cette limite, même si cela signifie que le réacteur fonctionne moins efficacement.