Système de contrôle

Un système de contrôle gère, commande, dirige ou régule le comportement d’autres dispositifs ou systèmes à l’aide de boucles de contrôle. Cela peut aller d’un simple contrôleur de chauffage domestique utilisant un thermostat contrôlant une chaudière domestique à de grands systèmes de contrôle industriels utilisés pour contrôler des processus ou des machines.

Pour un contrôle modulé en continu, un contrôleur de retour est utilisé pour contrôler automatiquement un processus ou une opération. Le système de commande compare la valeur ou l’état de la variable de processus (PV) contrôlée à la valeur ou valeur de consigne souhaitée (SP) et applique la différence en tant que signal de commande pour amener la sortie de variable de processus de l’installation à la même valeur que point de consigne.

Pour la logique séquentielle et combinatoire, la logique logicielle, telle que dans un automate programmable, est utilisée.

Objectifs
Les systèmes de contrôle doivent atteindre les objectifs suivants:

Soyez stable et robuste contre les perturbations et les erreurs dans les modèles.
Soyez efficace selon un critère pré-établi en évitant les comportements abrupts et irréels.

Besoins de supervision de processus

Limitations de la visualisation des systèmes d’acquisition et de contrôle.
Contrôle versus surveillance de processus
Logiciel de contrôle. Fermeture de la boucle de contrôle.
Recueillir, stocker et visualiser des informations.
Exploration de données.

Classification des systèmes de contrôle en fonction de leur comportement et de leur mesure
Contrôle: sélection des entrées d’un système de manière à ce que les états ou les sorties changent selon la manière souhaitée. Les éléments sont:

Il existe toujours pour vérifier la réalisation des objectifs établis dans la planification.
La mesure. Pour contrôler, il est essentiel de mesurer et de quantifier les résultats.
Détecter les déviations. L’une des fonctions inhérentes au contrôle consiste à découvrir les différences qui existent entre l’exécution et la planification.
Établir des mesures correctives. L’objet du contrôle est de prévoir et de corriger les erreurs.
Facteurs de contrôle; Quantité, temps, coût, qualité.

Contrôleur: (électronique). C’est un dispositif électronique qui imite la capacité de contrôle de l’homme. Au moyen de quatre actions de contrôle: comparer, calculer, ajuster et limiter.

Processus: fonctionnement progressivement continu ou développement naturel, marqué par une série de changements graduels qui se succèdent de manière relativement fixe et conduisent à un résultat ou à un objectif déterminé. Opération progressive artificielle ou volontaire consistant en une série d’actions ou de mouvements contrôlés, systématiquement dirigés vers un résultat ou une fin spécifique. Exemples: processus chimiques, économiques et biologiques.

Supervision: acte d’observation du travail et des tâches d’un autre (individu ou machine) qui peut ne pas connaître le sujet en profondeur.

Système de contrôle en boucle ouverte
C’est ce système dans lequel seul le processus agit sur le signal d’entrée et génère un signal de sortie indépendant vers le signal d’entrée, mais basé sur le premier. Cela signifie qu’il n’y a pas de retour d’informations vers le contrôleur afin que celui-ci puisse ajuster l’action de contrôle. C’est-à-dire que le signal de sortie n’est pas converti en un signal d’entrée pour le contrôleur.

Exemple 1: Un réservoir avec un tuyau d’arrosage. Tant que la clé reste ouverte, l’eau coulera. La hauteur de l’eau dans le réservoir ne peut pas provoquer la fermeture de la clé et ne nous sert donc pas pour un processus nécessitant un contrôle du contenu ou de la concentration.
Exemple 2: Lorsque nous portons un toast, nous contrôlons son temps de grillage en entrant une variable (dans ce cas, le degré de grillage souhaité). En bref, celui que nous introduisons en tant que paramètre est le temps.

Ces systèmes sont caractérisés par:

Soyez simple et facile à concevoir.
Rien ne garantit sa stabilité avant un dérangement.
La sortie ne compare pas avec l’entrée.
Être affecté par des perturbations. Ceux-ci peuvent être tangibles ou intangibles.
La précision dépend de l’étalonnage précédent du système.

Système de contrôle en boucle fermée
Ce sont les systèmes dans lesquels l’action de commande est fonction du signal de sortie. Les systèmes en boucle fermée utilisent le retour d’un résultat final pour ajuster l’action de contrôle en conséquence.

Le contrôle en boucle fermée est essentiel dans l’une des situations suivantes:

Quand un processus n’est pas possible à réguler par l’homme.
Une production à grande échelle qui nécessite de grandes installations et que l’homme n’est pas capable de gérer.
La surveillance d’un processus est particulièrement difficile dans certains cas et nécessite une attention que l’homme peut facilement perdre en raison de sa fatigue ou de son licenciement, avec les risques que cela peut entraîner pour le travailleur et le processus.

Leurs caractéristiques sont:

Soyez complexe, mais large en nombre de paramètres.
La sortie est comparée à l’entrée et vous affecte le contrôle du système.
Vos commentaires sur la propriété.
Être plus stable aux perturbations internes et aux variations.

Un exemple de système de contrôle en boucle fermée serait le réservoir d’eau chaude que nous utilisons pour nous laver.

Un autre exemple serait un régulateur de niveau extrêmement sensible d’un dépôt. Le mouvement de la bouée produit plus ou moins d’obstruction dans un jet d’air ou de gaz à basse pression. Cela se traduit par des changements de pression qui affectent la vanne de la vanne de passage, ce qui la rend plus ouverte à mesure que vous vous rapprochez du niveau maximum.

Types de systèmes de contrôle
Les systèmes de contrôle sont regroupés en trois types de base:

Systèmes de contrôle fabriqués par l’homme
Comme les systèmes électriques ou électroniques qui captent en permanence les signaux de l’état du système sous leur contrôle et qui, lorsqu’ils détectent une déviation des paramètres préétablis du fonctionnement normal du système, agissent au moyen de capteurs et d’actionneurs, le système revient à ses conditions de fonctionnement normales. Un exemple clair en sera un thermostat qui capte consécutivement les signaux de température. Dès que la température baisse ou augmente et dépasse, elle fonctionne en allumant un système de refroidissement ou de chauffage.

Par leur causalité, ils peuvent être: causaux et non causaux
Un système est causal s’il existe une relation causale entre les sorties et les entrées du système, plus explicitement, entre la sortie et les valeurs futures de l’entrée.

En fonction du nombre d’entrées et de sorties du système, elles sont appelées: par leur comportement

Depuis une entrée et une sortie ou SISO (entrée unique, sortie unique).
D’une entrée et de plusieurs sorties ou SIMO (une entrée, plusieurs sorties).
De plusieurs entrées et une sortie ou MISO (plusieurs entrées, une seule sortie).
De plusieurs entrées et plusieurs sorties ou MIMO (plusieurs entrées, plusieurs sorties).

Selon l’équation qui définit le système, on l’appelle:

Linéaire, si l’équation différentielle qui la définit est linéaire.
Non linéaire, si l’équation différentielle qui la définit est non linéaire.

Les signaux ou variables des systèmes dynamiques sont fonction du temps. Et selon cela, ces systèmes sont:

De temps continu, si le modèle du système est une équation différentielle, et donc le temps est considéré infiniment divisible. Les variables de temps continu sont également appelées analogiques.
De temps discret, si le système est défini par une équation de différences. Le temps est considéré divisé en périodes de valeur constante. Les valeurs des variables sont numériques (systèmes binaires, hexadécimaux, etc.) et leur valeur n’est connue que pour chaque période.
Des événements discrets, si le système évolue en fonction de variables dont la valeur est connue lorsqu’un certain événement se produit.

Selon la relation entre les variables des systèmes, nous dirons que:

Deux systèmes sont couplés, lorsque les variables de l’un d’eux sont liées à celles de l’autre système.
Deux systèmes sont découplés, si les variables des deux systèmes n’ont pas de relation.

En fonction de l’évolution des variables d’un système dans le temps et dans l’espace, elles peuvent être:

Stationnaire, lorsque ses variables sont constantes dans le temps et dans l’espace.
Non stationnaires, lorsque leurs variables ne sont pas constantes dans le temps ou dans l’espace.

En fonction de la réponse du système (valeur de la sortie) par rapport à la variation de l’entrée système:

Le système est considéré comme stable lorsqu’un signal d’entrée lié produit une réponse liée à la sortie.
Le système est considéré comme instable lorsqu’il existe au moins une entrée liée qui produit une réponse non liée à la sortie.

S’ils comparent ou non, l’entrée et la sortie d’un système, pour contrôler ce dernier, le système s’appelle:

Le système en boucle ouverte, lorsque la sortie à contrôler, ne se compare pas à la valeur du signal d’entrée ou du signal de référence.
Système en boucle fermée, lorsque la sortie à contrôler est comparée au signal de référence. Le signal de sortie est acheminé par le signal d’entrée à comparer, il est appelé retour de signal ou retour.

Selon la possibilité de prédire le comportement d’un système, c’est-à-dire sa réponse, ils sont classés comme suit:

Système déterministe, lorsque son comportement futur est prévisible dans les limites de tolérance.
Système stochastique, s’il est impossible de prédire le comportement futur. Les variables système sont appelées aléatoires.

Systèmes de contrôle naturels
Systèmes de contrôle naturels, y compris les systèmes biologiques. Par exemple, les mouvements du corps humain désignent un objet qui inclut en tant que composants du système de contrôle biologique les yeux, le bras, la main, le doigt et le cerveau de l’homme. À l’entrée, le mouvement est traité et la sortie est la direction à laquelle il est fait référence.

Systèmes de contrôle de mélange
Les systèmes de contrôle de mélange, dont les composants sont ceux fabriqués par l’homme et les autres, sont naturels. C’est le système de contrôle d’un homme qui conduit son véhicule. Ce système est composé des yeux, des mains, du cerveau et du véhicule. L’entrée se manifeste dans la direction que le conducteur doit suivre sur la route et la sortie correspond à la direction actuelle de la voiture. Un autre exemple peut être les décisions prises par un politicien avant une élection. Ce système est composé des yeux, du cerveau, des oreilles et de la bouche. L’entrée se manifeste dans les promesses annoncées par le politicien et la sortie est le degré d’acceptation de la proposition par la population.

Un système de contrôle peut être pneumatique, électrique, mécanique ou de tout type. Sa fonction est de recevoir des entrées et de coordonner une ou plusieurs réponses en fonction de sa boucle de contrôle (pour ce qui est programmé).

Le contrôle prédictif, sont les systèmes de contrôle qui fonctionnent avec un système prédictif et qui ne sont pas actifs comme le système traditionnel (exécutez la solution au problème avant qu’il ne commence à affecter le processus). De cette façon, il améliore l’efficacité du processus en neutralisant rapidement les effets.

Contrôle en boucle ouverte et fermée
Il existe deux classes communes d’action de contrôle: la boucle ouverte et la boucle fermée. Dans un système de contrôle en boucle ouverte, l’action de contrôle du contrôleur est indépendante de la variable de processus. Un exemple de ceci est une chaudière de chauffage central contrôlée uniquement par une minuterie. L’action de contrôle est l’allumage ou l’extinction de la chaudière. La variable de processus est la température du bâtiment. Ce contrôleur exploite le système de chauffage pendant une durée constante quelle que soit la température du bâtiment.

Dans un système de contrôle en boucle fermée, l’action de contrôle du contrôleur dépend de la variable de processus souhaitée et réelle. Dans le cas de l’analogie avec la chaudière, un thermostat serait utilisé pour surveiller la température du bâtiment et un signal serait envoyé pour garantir que la sortie du contrôleur maintiendrait la température du bâtiment proche de celle définie sur le thermostat. Un contrôleur à boucle fermée a une boucle de retour qui garantit que le contrôleur exerce une action de contrôle pour contrôler une variable de processus à la même valeur que la consigne. Pour cette raison, les contrôleurs en boucle fermée sont également appelés contrôleurs de retour.

Systèmes de contrôle de rétroaction
Dans le cas de systèmes à rétroaction linéaire, une boucle de commande comprenant des capteurs, des algorithmes de commande et des actionneurs est agencée dans le but de réguler une variable à un point de consigne (SP). Un exemple quotidien est le régulateur de vitesse sur un véhicule routier; où des influences externes telles que des gradients provoqueraient des changements de vitesse et le conducteur a la possibilité de modifier la vitesse de consigne souhaitée. L’algorithme PID du contrôleur rétablit la vitesse réelle à la vitesse désirée de manière optimale, avec un retard ou dépassement minimal, en contrôlant la puissance du moteur du véhicule.

Les systèmes de contrôle qui incluent une certaine détection des résultats qu’ils tentent d’obtenir utilisent le retour d’information et peuvent s’adapter dans une certaine mesure à des circonstances variables. Les systèmes de contrôle en boucle ouverte ne font pas appel aux commentaires et ne fonctionnent que de manière pré-arrangée.

Contrôle logique
Les systèmes de contrôle logique pour les machines industrielles et commerciales étaient historiquement mis en œuvre par des relais électriques interconnectés et des temporisateurs à cames utilisant la logique à relais. Aujourd’hui, la plupart de ces systèmes sont construits avec des microcontrôleurs ou des automates programmables plus spécialisés. La notation de la logique à relais est toujours utilisée comme méthode de programmation pour les automates.

Les contrôleurs logiques peuvent réagir aux commutateurs et aux capteurs, et provoquer le démarrage et l’arrêt des machines dans diverses opérations via l’utilisation d’actionneurs. Les contrôleurs logiques sont utilisés pour séquencer les opérations mécaniques dans de nombreuses applications. Les exemples incluent les ascenseurs, les machines à laver et autres systèmes avec des opérations interdépendantes. Un système de contrôle séquentiel automatique peut déclencher une série d’actionneurs mécaniques dans le bon ordre pour effectuer une tâche. Par exemple, divers transducteurs électriques et pneumatiques peuvent plier et coller un carton, le remplir de produit, puis le sceller dans une machine à emballer automatique.

Le logiciel de l’automate peut être écrit de différentes manières: schémas à contacts, SFC (diagrammes fonctionnels séquentiels) ou listes d’instructions.

Contrôle on-off
Un thermostat peut être décrit comme un contrôleur bang-bang. Lorsque la température, PV, passe en dessous d’un SP, le chauffage est allumé. Un autre exemple pourrait être un interrupteur de pression sur un compresseur d’air. Lorsque la pression PV diminue en dessous du point de consigne SP, la pompe est alimentée. Les réfrigérateurs et les pompes à vide contiennent des mécanismes similaires.

Des systèmes de contrôle simples tels que ceux-ci sont économiques et efficaces.

Contrôle linéaire
Les systèmes de contrôle linéaire utilisent une rétroaction négative linéaire pour produire un signal de contrôle afin de maintenir la variable de processus contrôlée (PV) au point de consigne souhaité (SP).

Contrôle proportionnel
Le contrôle proportionnel est un type de système de contrôle à rétroaction linéaire dans lequel une correction est appliquée à la variable contrôlée, laquelle est proportionnelle à la différence entre la valeur souhaitée (point de consigne – SP) et la valeur mesurée (valeur de processus – PV). Deux exemples mécaniques classiques sont la vanne de dosage du flotteur de la cuvette de toilette et le régulateur de fly-ball.

Le système de contrôle proportionnel est plus complexe qu’un système de contrôle tout ou rien comme un thermostat domestique bi-métallique, mais plus simple qu’un système de contrôle proportionnel à dérivée intégrale (PID) utilisé dans un régulateur de vitesse automobile. Le contrôle de mise en marche fonctionnera assez bien à terme, sur une longue période comparée au temps de réponse global du système, mais ne sera pas efficace pour les corrections et les réponses rapides et rapides. Le contrôle proportionnel résout ce problème en modulant la sortie vers le dispositif de contrôle, telle qu’une vanne de contrôle à un niveau qui évite l’instabilité, mais applique une correction aussi rapidement que possible en appliquant la quantité optimale de correction proportionnelle.

L’inconvénient du contrôle proportionnel est qu’il ne peut pas éliminer l’erreur résiduelle SP – PV, car il faut une erreur pour générer une sortie proportionnelle. Pour remédier à cela, le contrôleur PI a été conçu. Il utilise un terme proportionnel (P) pour supprimer l’erreur brute et un terme intégral (I) pour éliminer l’erreur de décalage résiduel en intégrant l’erreur dans le temps afin de produire un composant « I » dans la sortie du contrôleur.

Dans certains systèmes, il existe des limites pratiques à la plage de la variable manipulée (MV). Par exemple, un appareil de chauffage peut être éteint ou complètement allumé, ou une vanne peut être fermée ou complètement ouverte. Les ajustements apportés au gain modifient simultanément la plage de valeurs d’erreur sur laquelle le MV se situe entre ces limites. La largeur de cette plage, en unités de la variable d’erreur et donc de la PV, est appelée la bande proportionnelle (PB), qui est l’inverse du gain proportionnel. Bien que le gain soit utile dans les traitements mathématiques, la bande proportionnelle est souvent évoquée dans des situations pratiques.

Exemple de four
Lors du contrôle de la température d’un four industriel, il est généralement préférable de contrôler l’ouverture de la soupape à combustible proportionnellement aux besoins actuels du four. Cela permet d’éviter les chocs thermiques et applique la chaleur plus efficacement.

Lorsque les gains sont faibles, seule une petite action corrective est appliquée lorsque des erreurs sont détectées. Le système peut être sûr et stable, mais peut être lent en réponse aux conditions changeantes. Les erreurs resteront non corrigées pendant des périodes relativement longues et le système sera saturé. Si le gain proportionnel est augmenté, ces systèmes deviennent plus réactifs et les erreurs sont traitées plus rapidement. Il existe une valeur optimale pour le réglage du gain lorsque l’ensemble du système est considéré comme extrêmement amorti. Des augmentations du gain de boucle au-delà de ce point entraînent des oscillations dans le PV et un tel système est insuffisamment amorti.

Sous-amorti
Dans l’exemple du four, supposons que la température augmente jusqu’à un point de consigne auquel, par exemple, 50% de la puissance disponible sera nécessaire pour l’état stationnaire. À basse température, 100% de la puissance disponible est appliquée. Lorsque la valeur de process (PV) est à l’intérieur, disons à 10 ° du SP, l’entrée de chaleur commence à être réduite par le régulateur proportionnel. Cela implique une bande proportionnelle à 20 ° (PB) de pleine à aucune entrée de puissance, uniformément répartie autour de la valeur de consigne. Au point de consigne, le contrôleur appliquera une puissance de 50% selon les besoins, mais la chaleur stockée dans le sous-système de chauffage et dans les parois du four maintiendra la température mesurée au-delà de la valeur requise. À 10 ° au-dessus de SP, nous atteignons le sommet de la bande proportionnelle (PB) et aucune alimentation n’est appliquée, mais la température peut continuer à augmenter davantage avant de commencer à diminuer. Finalement, lorsque le PV retombe dans le PB, la chaleur est de nouveau appliquée, mais le chauffage et les parois du four sont trop froids et la température tombe trop bas avant que sa chute ne soit arrêtée, de sorte que les oscillations continuent.

Les oscillations de température produites par un système de commande de four sous-amorti sont inacceptables pour de nombreuses raisons, notamment le gaspillage de combustible et le temps perdu (chaque cycle d’oscillation peut prendre plusieurs minutes), ainsi que le risque de surchauffe grave du four et de son contenu.

Suramorti
Supposons que le gain du système de contrôle est considérablement réduit et qu’il soit redémarré. Lorsque la température approche, disons de 30 ° en dessous de SP (la bande proportionnelle à 60 ° (PB) cette fois), l’apport de chaleur commence à être réduit, le taux de chauffage du four a le temps de ralentir et, comme la chaleur est encore réduit, il est finalement amené au point de consigne, de la même manière que 50% de la puissance absorbée est atteinte et que la fournaise fonctionne selon les besoins. Il y a eu une certaine perte de temps lorsque le four a atteint sa température finale en consommant seulement 52%, puis 51% de la puissance disponible, mais au moins aucun dommage n’a été causé. En augmentant soigneusement le gain (c.-à-d. En réduisant la largeur du PB), ce comportement saturé et saturé peut être amélioré jusqu’à ce que le système soit amorti de manière critique par cette température SP. Faire ceci s’appelle «régler» le système de contrôle. Un système de contrôle de la température du four proportionnel bien réglé sera généralement plus efficace que le contrôle marche / arrêt, mais réagira toujours plus lentement que ne le pourrait le four sous un contrôle manuel habile.

Contrôle PID
Outre les performances médiocres pour éviter les oscillations, le contrôle proportionnel uniquement pose un autre problème: l’application de l’alimentation est toujours directement proportionnelle à l’erreur. Dans l’exemple ci-dessus, nous avons supposé que la température de consigne pouvait être maintenue avec une puissance de 50%. Que se passe-t-il si la fournaise est requise dans une application différente où une température de consigne plus élevée nécessitera une puissance de 80% pour la maintenir? Si le gain a finalement été réglé à 50 ° PB, une puissance de 80% ne sera appliquée que si la fournaise est à 15 ° en dessous de la consigne. Pour cette autre application, les opérateurs devront donc se rappeler de toujours régler la température de consigne à 15 ° au-dessus de réellement nécessaire. Ce chiffre de 15 ° n’est pas complètement constant non plus: cela dépendra de la température ambiante environnante, ainsi que d’autres facteurs qui affectent la perte de chaleur ou l’absorption de chaleur dans le four.

Pour résoudre ces deux problèmes, de nombreux systèmes de contrôle de rétroaction incluent des extensions mathématiques pour améliorer les performances. Les extensions les plus courantes mènent au contrôle proportionnel-intégral-dérivé, ou contrôle PID.

Action dérivée
La partie dérivée concerne le taux de variation de l’erreur en fonction du temps: si la variable mesurée s’approche rapidement de la valeur de consigne, l’actionneur est reculé de manière anticipée pour lui permettre de passer au niveau requis; inversement, si la valeur mesurée commence à s’éloigner rapidement du point de consigne, un effort supplémentaire est appliqué – proportionnellement à cette rapidité – pour essayer de le maintenir.

L’action dérivée permet à un système de contrôle de se comporter de manière beaucoup plus intelligente. Sur les systèmes de contrôle tels que le réglage de la température d’un four, ou peut-être le contrôle du mouvement d’un objet lourd tel qu’un pistolet ou une caméra sur un véhicule en mouvement, l’action dérivée d’un contrôleur PID bien réglé peut lui permettre d’atteindre et de maintenir une valeur de consigne meilleure que la plupart des opérateurs humains qualifiés.

Si une action dérivée est sur-appliquée, elle peut également entraîner des oscillations. Un exemple serait un PV qui augmentait rapidement vers SP, puis s’arrêtait tôt et semblait « fuir » du point de consigne avant de remonter vers celui-ci.

Action intégrale
Le terme intégral amplifie l’effet des erreurs à l’état d’équilibre à long terme, en appliquant des efforts sans cesse croissants jusqu’à leur réduction à zéro. Dans l’exemple du four ci-dessus fonctionnant à différentes températures, si la chaleur appliquée ne le met pas au point de consigne, quelle qu’en soit la raison, l’action intégrale déplace de plus en plus la bande proportionnelle par rapport à la valeur de consigne jusqu’à ce que l’erreur PV soit réduite à zéro et le point de consigne est atteint.

Ramp up% par minute
Certains contrôleurs incluent la possibilité de limiter la « montée en puissance% par minute ». Cette option peut être très utile pour stabiliser les petites chaudières (3 MBTUH), en particulier pendant l’été, lors de faibles charges. Une chaudière «il peut être nécessaire de changer de charge à une vitesse pouvant atteindre 5% par minute (IEA Coal Online – 2, 2007)».

Autres techniques
Il est possible de filtrer le signal PV ou d’erreur. Cela pourrait réduire la réponse du système aux fréquences indésirables et aider à réduire l’instabilité ou les oscillations. Certains systèmes de retour oscillent à une seule fréquence. En filtrant cette fréquence, vous pouvez appliquer une rétroaction plus « rigide », ce qui rend le système plus réactif sans se secouer.

Les systèmes de retour peuvent être combinés. En cascade, une boucle de régulation applique des algorithmes de régulation à une variable mesurée par rapport à une valeur de consigne, mais fournit ensuite une valeur de consigne variable à une autre boucle de régulation au lieu d’affecter directement les variables de processus. Si un système doit contrôler plusieurs variables mesurées différentes, des systèmes de contrôle distincts seront présents pour chacune d’entre elles.

Dans de nombreuses applications, l’ingénierie de contrôle produit des systèmes de contrôle plus complexes que le contrôle PID. Les systèmes de contrôle des aéronefs, les usines de produits chimiques et les raffineries de pétrole sont des exemples de ces domaines. Les systèmes de contrôle prédictif de modèle sont conçus à l’aide d’un logiciel spécialisé de conception assistée par ordinateur et de modèles mathématiques empiriques du système à contrôler.

Les systèmes hybrides de PID et de contrôle logique sont largement utilisés. La sortie d’un contrôleur linéaire peut être verrouillée par une logique, par exemple.

Logique floue
La logique floue est une tentative d’application de la conception simple de contrôleurs logiques au contrôle de systèmes complexes variant de façon continue. Fondamentalement, une mesure dans un système à logique floue peut être partiellement vraie, c’est-à-dire que si oui vaut 1 et que non vaut 0, une mesure floue peut être comprise entre 0 et 1.

Les règles du système sont écrites en langage naturel et traduites en logique floue. Par exemple, la conception d’un four commence par: « Si la température est trop élevée, réduisez le combustible alimentant le four. Si la température est trop basse, augmentez la quantité de combustible alimentant le four. »

Les mesures du monde réel (telles que la température d’un four) sont converties en valeurs comprises entre 0 et 1 en observant leur position dans un triangle. Généralement, la pointe du triangle est la valeur maximale possible qui se traduit par 1.

La logique floue modifie donc la logique booléenne pour qu’elle soit arithmétique. Généralement, l ‘opération « not » est « output = 1 – input, » les opérations « et » sont « output = input.1 multipliées par input.2, » et « ou » est « output = 1 – ((1 – input. 1) multiplié par (1 – entrée.2)) « . Cela se réduit à l’arithmétique booléenne si les valeurs sont limitées à 0 et 1, au lieu de pouvoir se situer dans l’intervalle d’unité [0,1].

La dernière étape consiste à « défuzzifier » une sortie. Fondamentalement, les calculs flous donnent une valeur comprise entre zéro et un. Ce nombre est utilisé pour sélectionner une valeur sur une ligne dont la pente et la hauteur convertissent la valeur floue en un nombre de sortie du monde réel. Le numéro contrôle ensuite les machines réelles.

Si les triangles sont définis correctement et que les règles sont correctes, le résultat peut être un bon système de contrôle.

Lorsqu’un design flou robuste est réduit à un seul calcul rapide, il commence à ressembler à une solution de boucle de rétroaction classique et il peut sembler que la conception floue est inutile. Cependant, le paradigme de la logique floue peut offrir une évolutivité aux systèmes de contrôle de grande taille où les méthodes classiques deviennent lourdes ou coûteuses à tirer.

L’électronique floue est une technologie électronique qui utilise la logique floue au lieu de la logique à deux valeurs plus couramment utilisée dans l’électronique numérique.

Mise en œuvre physique
La gamme de mise en œuvre va des contrôleurs compacts souvent équipés d’un logiciel dédié à une machine ou à un dispositif particulier, aux systèmes de contrôle distribués pour le contrôle de processus industriels.

Les systèmes logiques et les contrôleurs à réaction sont généralement implémentés avec des contrôleurs logiques programmables.