Présentation d’une ressource pédagogique Séquence sur les systèmes asservis

Le référentiel

Contenu de la ressource Diaporama Support de cours Activité élèves Contenu de la ressource

Simulation du chauffage d’une habitation Etude de la régulation Activité élève Déterminer l’ordre du système grâce à sa réponse indicielle Réglage en boucle ouverte sans perturbations Modélisation des perturbations extérieures Etude du système en boucle fermée : Ecarts entre le système souhaité et le système simulé Limite de fonctionnement Etude de la consommation énergétique

Réponse indicielle : Ordre du système L’élève configure l’échelon et observe la réponse indicielle. Il conclue qu’il s’agit d’un système du premier ordre.

Etude du système en boucle ouverte sans perturbations. L’élève recherche, par « tâtonnement » la puissance de chauffage qui permet de stabiliser l’habitation à une température de 20° C  Il trouve une puissance de 1500W L’élève fait varier la température extérieure.  Il constate que la puissance trouvée précédemment ne convient plus.

Système en boucle ouverte soumis à des perturbations. L’élève constate que ce modèle est plus proche de la réalité que le précédent, car il simule les cycle de température « jour/nuit »

Système en boucle ouverte soumis à des perturbations. L’élève constate qu’il n’est pas possible de stabiliser la température à l’intérieur de la maison. Il existes un écart important entre le comportement souhaité (maison chauffé à 20°C) et le comportement simulé.

Système en boucle ouverte soumis à des perturbations : Ecarts entre souhaité et simulé Comportement souhaité Ecart maximal Comportement simulé

Etude du système en boucle fermée. L’élève identifie la boucle de régulation. Il configure un échelon sur la consigne, cela lui permet de déterminer :  L’erreur statique (écart entre souhaité et simulé)  Le temps de réponse.

Etude du système en boucle fermée. Détermination du temps de réponse. L’élève mesure le temps de réponse du système.

Etude du système en boucle fermée. Ecart entre souhaité et simulé. L’élève constate qu’il existe un écart entre la valeur attendue et la valeur simulée. Il quantifie cet écart.

Etude du système complet

Etude du système complet : Etude de la régulation L’élève constate que la régulation opère, malgré d’importantes variation de la température extérieure, la température intérieure est pratiquement constante. L’élève constate qu’il existe un écart variable entre la valeur souhaitée et la valeur simulée. Il quantifie la valeur maximale de cet écart.

Etude du système complet : Limite de la régulation. On donne une consigne de 30° C. L’élève constate que la régulation « décroche » lorsque la température extérieure est trop basse. Il existe un écart important entre le comportement souhaité et le comportement simulé. Etude du système complet : Limite de la régulation. En observant la courbe de la puissance absorbée, l’élève découvre l’origine du problème : La puissance du convecteur est insuffisante.

Etude de la consommation énergétique. Compteur d’énergie Etude de la consommation énergétique. En effectuant plusieurs simulation, l’élève cherche à savoir comment évolue la consommation électrique lorsque l’on augmente la température de consigne du chauffage. L’élève constate que le coût du chauffage évolue linéairement avec la température. Il en déduit qu’un °C supplémentaire coûte 9,81 € / mois.