Théorie du contrôleEn mathématiques et en sciences de l'ingénieur, la théorie du contrôle a comme objet l'étude du comportement de systèmes dynamiques paramétrés en fonction des trajectoires de leurs paramètres. On se place dans un ensemble, l'espace d'état sur lequel on définit une dynamique, c'est-à-dire une loi mathématiques caractérisant l'évolution de variables (dites variables d'état) au sein de cet ensemble. Le déroulement du temps est modélisé par un entier .
ControllabilityControllability is an important property of a control system and plays a crucial role in many control problems, such as stabilization of unstable systems by feedback, or optimal control. Controllability and observability are dual aspects of the same problem. Roughly, the concept of controllability denotes the ability to move a system around in its entire configuration space using only certain admissible manipulations. The exact definition varies slightly within the framework or the type of models applied.
Représentation d'étatEn automatique, une représentation d'état permet de modéliser un système dynamique en utilisant des variables d'état. Cette représentation, qui peut être linéaire ou non, continue ou discrète, permet de déterminer l'état du système à n'importe quel instant futur si l'on connaît l'état à l'instant initial et le comportement des variables exogènes qui influent sur le système. La représentation d'état du système permet de connaître son comportement "interne" et pas seulement son comportement "externe" comme c'est le cas avec sa fonction de transfert.
Closed-loop controllerA closed-loop controller or feedback controller is a control loop which incorporates feedback, in contrast to an open-loop controller or non-feedback controller. A closed-loop controller uses feedback to control states or outputs of a dynamical system. Its name comes from the information path in the system: process inputs (e.g., voltage applied to an electric motor) have an effect on the process outputs (e.g., speed or torque of the motor), which is measured with sensors and processed by the controller; the result (the control signal) is "fed back" as input to the process, closing the loop.
Commande LQEn automatique, la Commande linéaire quadratique, dite Commande LQ, est une méthode qui permet de calculer la matrice de gains d'une commande par retour d'état. L'initiateur de cette approche est Kalman, auteur de trois articles fondamentaux entre 1960 et 1964. Les résultats de Kalman ont été complétés par de nombreux auteurs. Nous ne traiterons ici que de la commande linéaire quadratique à horizon infini dans le cas d'un système linéaire stationnaire (ou « invariant »), renvoyant à l'article Commande optimale pour le cas d'un horizon fini et d'un système linéaire dont les matrices varient en fonction du temps.
Régulateur PIDLe régulateur PID, appelé aussi correcteur PID (proportionnel, intégral, dérivé) est un système de contrôle permettant d’améliorer les performances d'un asservissement, c'est-à-dire un système ou procédé en boucle fermée. C’est le régulateur le plus utilisé dans l’industrie où ses qualités de correction s'appliquent à de multiples grandeurs physiques. Le premier régulateur proportionnel à avoir été utilisé est probablement le régulateur à boules qui utilise des masses tournantes pour réguler une vitesse de rotation.
AutomatiqueL’automatique est une science qui traite de la modélisation, de l’analyse, de l’identification et de la commande des systèmes dynamiques. Elle inclut la cybernétique au sens étymologique du terme, et a pour fondements théoriques les mathématiques, la théorie du signal et l’informatique théorique. L’automatique permet de commander un système en respectant un cahier des charges (rapidité, précision, stabilité...). Les professionnels en automatique se nomment automaticiens.
Circuit en boucle ouverteEn régulation, un système en boucle ouverte ou contrôle ouvert est une forme de contrôle d'un système qui ne prend pas en compte la réponse de ce système (appelée rétroaction, en anglais : feedback). Ce contrôle, simple en principe, est à utiliser avec précaution si le système est naturellement instable. Pour le mettre en place il faut au préalable avoir parfaitement modélisé le système, que la commande soit parfaitement adaptée et qu'il n'y ait aucune perturbation.
Stratégie de régulationUne stratégie (ou topologie) de régulation est, pour un procédé industriel, l'organisation du système de contrôle-commande en vue de maintenir une grandeur physique dans une plage de tolérance donnée. Le choix de stratégie est très important dans les industries de transformation (par exemple les industries chimiques, papetières, agroalimentaires) en raison de la variabilité d'un nombre élevé de grandeurs physiques incidentes (dites « perturbations ») qui y sont présentes.
Contrôle en boucle ferméeEn régulation, un contrôle en boucle fermée est une forme de contrôle d'un système qui intègre la réaction de ce système (appelée rétroaction ou en anglais, ). Un exemple est un régulateur de vitesse présent sur les automobiles. L'opposé du contrôle en boucle fermée est le contrôle en boucle ouverte, qui ne prend pas en compte de rétroaction. Voici un exemple général présentant la fonction de transfert d'un système en boucle fermée. Asservissement (automatique) Régulateur PID Critère de Nyquist Catégorie:A
State space (computer science)In computer science, a state space is a discrete space representing the set of all possible configurations of a "system". It is a useful abstraction for reasoning about the behavior of a given system and is widely used in the fields of artificial intelligence and game theory. For instance, the toy problem Vacuum World has a discrete finite state space in which there are a limited set of configurations that the vacuum and dirt can be in. A "counter" system, where states are the natural numbers starting at 1 and are incremented over time has an infinite discrete state space.
Stochastic controlStochastic control or stochastic optimal control is a sub field of control theory that deals with the existence of uncertainty either in observations or in the noise that drives the evolution of the system. The system designer assumes, in a Bayesian probability-driven fashion, that random noise with known probability distribution affects the evolution and observation of the state variables. Stochastic control aims to design the time path of the controlled variables that performs the desired control task with minimum cost, somehow defined, despite the presence of this noise.
Control loopA control loop is the fundamental building block of control systems in general industrial control systems and industrial control systems in particular. It consists of the process sensor, the controller function, and the final control element (FCE) which controls the process necessary to automatically adjust the value of a measured process variable (PV) to equal the value of a desired set-point (SP). There are two common classes of control loop: open loop and closed loop.
Espace des phasesdroite|vignette| Trajectoires dans l'espace des phases pour un pendule simple. L'axe X correspond à la position du pendule, et l'axe Y sa vitesse. Dans la théorie des systèmes dynamiques, l'espace des phases (ou espace d'état) d'un système est l'espace mathématique dans lequel tous les états possibles du système sont représentés ; chaque état possible correspondant à un point unique dans l'espace des phases. Pour un système mécanique, l'espace des phases se compose généralement de toutes les valeurs possibles des variables de position et d'impulsion représentant le système.
Root locus analysisIn control theory and stability theory, root locus analysis is a graphical method for examining how the roots of a system change with variation of a certain system parameter, commonly a gain within a feedback system. This is a technique used as a stability criterion in the field of classical control theory developed by Walter R. Evans which can determine stability of the system. The root locus plots the poles of the closed loop transfer function in the complex s-plane as a function of a gain parameter (see pole–zero plot).
Critère de Nyquistvignette|droite|Diagramme de Nyquist de la fonction de transfert . Le critère de stabilité de Nyquist est une règle graphique utilisée en automatique et en théorie de la stabilité, qui permet de déterminer si un système dynamique est stable. Il a été formulé indépendamment par deux électrotechniciens : l'Allemand Felix Strecker de Siemens en 1930 et l'Américain Harry Nyquist des Laboratoires Bell en 1932.
Pendule (physique)En physique, le pendule est un système oscillant qui, écarté de sa position d'équilibre, y retourne en décrivant des oscillations, sous l'effet d'une force, par exemple le poids d'une masse. Le mot pendule (nom masculin), dû à Huygens, vient du latin pendere. Le pendule de Foucault est l'un des plus connus. Par ailleurs, le mot « pendule » est souvent utilisé en synonyme de « pendule simple », même si son mouvement n'est plus « pendulaire » (on parle ainsi de pendule conique).
Pendule inverséEn physique, un pendule inversé est un pendule simple. Il présente une position d'équilibre instable s'il est maintenu vertical à 180°, mais cette position est maintenue par un système de contrôle ou par excitation de Kapitza. C'est un problème de physique non linéaire. La situation est exactement la même que celle décrite pour le pendule simple, en considérant une tige rigide mais de masse négligeable. On définit donc : θ l'angle formé entre la tige et la verticale ; m la masse du pendule ; l la longueur de la tige ; g l'accélération de la pesanteur ; On note les dérivées temporelles par un point : et .
Pendule (horloge)vignette|Pendule de bois. Une pendule, au féminin, est une horloge de moyenne taille fonctionnant grâce à un pendule. Un pendule, au masculin, est le balancier d'un tel mécanisme. Leur force motrice est généralement des ressorts. Une horloge (du grec hôra : heure ; et legein = logo : dire - parler) est un dispositif indiquant l'heure (ex. : horloge à eau, horloge à poids, horloge d'édifice...). Un mécanisme de grande ou très grande taille sera plutôt appelé horloge (même s'il est équipé d'un pendule) (ex.
Pendule doubleEn mécanique, on désigne par pendule double un pendule à l'extrémité duquel on accroche un autre pendule. Son évolution est généralement chaotique. vignette Le pendule est constitué de deux tiges de longueur et , de masse nulle et deux masses et . L'énergie cinétique vaut : où est l'angle par rapport à la verticale et la vitesse du pendule . L'énergie potentielle vaut : ( étant l'altitude de la masse ), ou Le lagrangien vaut donc : soit En appliquant les équations de Lagrange, on obtient les équations du mouvement : (1) vignette|Illustration de la sensibilité aux conditions initiales avec trois pendules doubles aux conditions de départ très proches.
