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Un exemple concret
Le régulateur de vitesse d'une voiture est réglé sur 110 km/h. Dans une montée, la vitesse mesurée tombe à 105 km/h : l'écart de 5 km/h est détecté, le correcteur augmente la puissance demandée au moteur, et la vitesse remonte vers la consigne sans action du conducteur.
Le piège à éviter
Ne confonds pas boucle ouverte et boucle fermée. Un grille-pain réglé sur une durée fonctionne en boucle ouverte : il ne mesure pas le résultat. Sans capteur et sans retour d'information, il n'y a pas d'asservissement.
Pour aller plus loin
Le schéma-bloc d'un système asservi comporte une chaîne directe et une chaîne de retour. La consigne entre dans un comparateur, qui calcule l'écart entre la consigne et la mesure. Le correcteur transforme cet écart en commande, transmise au préactionneur puis à l'actionneur, qui agit sur le processus. Le capteur placé en sortie mesure le résultat et le renvoie au comparateur, ce qui ferme la boucle.
On évalue un asservissement selon trois critères de performance. La précision : l'écart restant une fois le régime permanent atteint doit être faible, voire nul. La rapidité : la sortie doit atteindre la consigne en peu de temps ; on mesure souvent le temps de réponse à 5 %. La stabilité : la sortie ne doit pas osciller sans fin ni diverger. Ces critères sont souvent contradictoires : un correcteur trop énergique rend le système rapide mais peut provoquer des dépassements et des oscillations.
Les exemples sont nombreux : régulation de température d'un four ou d'un bâtiment, positionnement d'un bras robotisé, maintien de cap d'un drone, réglage de l'altitude d'un ascenseur. En STI2D et en sciences de l'ingénieur, tu dois savoir identifier les éléments d'une boucle sur un système réel, lire une réponse temporelle à un échelon de consigne pour en extraire précision, rapidité et dépassement, et comparer les résultats d'une simulation avec les mesures.
Ne pas confondre
- Boucle ouverte : La commande est envoyée sans mesurer le résultat : le système ne peut pas compenser une perturbation.
- Régulation : C'est un asservissement à consigne fixe, qui sert surtout à rejeter les perturbations ; on parle de poursuite quand la consigne varie dans le temps.
Dans ta copie
Un système asservi fonctionne en boucle fermée : sa grandeur de sortie est mesurée par un capteur, puis comparée à la consigne. L'écart obtenu est traité par un correcteur, qui ajuste la commande envoyée à l'actionneur. Par exemple, le thermostat d'un chauffage mesure la température de la pièce et relance la chaudière dès qu'elle passe sous la valeur réglée. Les performances d'un asservissement s'évaluent selon trois critères : la précision, la rapidité et la stabilité, qu'il faut souvent concilier par un compromis.
À retenir
- Un asservissement fonctionne toujours en boucle fermée.
- Le comparateur calcule l'écart entre consigne et mesure.
- Le capteur renvoie l'information de sortie vers l'entrée.
- On juge un asservissement sur sa précision, sa rapidité et sa stabilité.
Teste-toi
STI2D et sciences de l'ingénieur · question corrigée
Quel élément distingue un système en boucle fermée d'un système en boucle ouverte ?
Voir la réponse
Réponse B. La boucle fermée mesure la sortie avec un capteur et la renvoie vers le comparateur.
STI2D et sciences de l'ingénieur · question corrigée
Que traduit un dépassement important suivi d'oscillations dans une réponse indicielle ?
Voir la réponse
Réponse C. Les oscillations et le dépassement indiquent que le système est mal amorti, donc proche de l'instabilité.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que le temps de réponse à 5 % ?
C'est le temps au bout duquel la sortie entre définitivement dans une bande de plus ou moins 5 % autour de sa valeur finale. Plus il est court, plus le système est rapide.
Le correcteur est-il un composant physique ?
Il peut l'être, mais aujourd'hui c'est souvent un programme exécuté par un microcontrôleur. Il calcule la commande à partir de l'écart mesuré.
Notions liées
Pour réviser tout le chapitre, va sur la page STI2D et sciences de l'ingénieur, ou retrouve toutes les définitions dans le lexique du bac. Dans l'application, les quiz reprennent ces notions sur le programme de ta série.