La régulation permet de maintenir une grandeur physique à une valeur constante malgré les perturbations du système.
- Les éléments
constitutifs d'une boucle de régulation :
- grandeur
asservie : la grandeur que l'on veut contrôler et/ou
réguler ("process value" en anglais. (S)
Remarque : sur le fermenteur B. Braun, le menu process value donne l'ensemble des valeurs mesurées à un instant t) - capteur : sonde permettant le mesure de la grandeur asservie et la transformation de cette mesure en un signal électrique
- point de consigne : valeur choisie pour la campagne de fermentation, par rapport au procédé choisi. ("set point" en anglais) (C)
- comparateur- régulateur : élément qui opère la comparaison entre le point de consigne et la mesure de la grandeur asservie, il renvoit le résultat de cette comparaison à l'élément suivant de la boucle : cerveau de la boucle. (C-S(t))
- actionneur : élément qui met en oeuvre les résultats de la comparaison :
- Il existe de nombreux
convertisseurs tout au long du processus, transformant
la nature des signaux, en signaux compréhensibles par les différents
éléments de la boucle.
- au niveau du capteur : signal physico-chimique en signal électrique
- au niveau de l'actionneur : signal électrique en signal variable selon la nature de l'activité de l'actionneur.
- grandeur
asservie : la grandeur que l'on veut contrôler et/ou
réguler ("process value" en anglais. (S)
- Schéma de principe d'une boucle simple :
- Caractéristiques
d'une boucle de régulation :
- stabilité : la grandeur asservie varie peu
- amortissement : variation d'amplitude de la grandeur asservie autour du point de consigne
- rapidité : temps mis pour atteindre moins de 5 % d'amplitude relative par rapport au point de consigne.
- Fonctionnement
du système correcteur :
- Système marche / arrêt (on/off) : ou système tout ou rien : l'actionneur se met en route et ne s'arrête que l'orsque le point de consigne est atteind. Le système se réenclenche quand cette même valeur est dépassée. Ce système est très peu utilisé car il est en fonctionnement permanent, la valeur de consigne étant continuellement dépassée.
- Système pause / pulse : le réglage est plus fin, l'actionneur se met en route et s'arrête après un court instant de fonctionnement et ceci de façon répétitive jusqu'à atteindre la point de consigne.
- Systèmes
P,I, D et PID :
- Système P : Proportionnel : la réponse est proportionnelle à l'écart entre la valeur mesurée et le point de consigne.
- Système I : Intégrateur : la réponse est proportionnelle à la somme des écarts entre la valeur mesurée et le point de consigne.
- Système D : Dérivateur : la réponse est proportionnelle à l'écart élémentaire entre la valeur mesurée et le point de consigne, vcalculé sur une période t.
- une régulation
plus fine encore peut être obtenue en associant ces différents
systèmes.