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Avec un peu d'expérience, il est possible de régler par approximations successives les paramètres du
régulateur P.I.D. Les réglages s'effectuent à partir des réponses du processus suite à l'application d'un
échelon.
– par approches successives : cette technique consiste à modifier les actions (sur le processus) et à observer
les effets pour la mesure enregistrée, jusqu'à obtenir la réponse optimale. On règle dans l'ordre l'action
proportionnelle, l'action dérivée puis l'action intégrale. Du fait de sa simplicité, c'est une méthode très
utilisée ; toutefois, son application devient longue sur les processus à grande inertie. Son principal avantage
est de ne pas nécessiter de connaissance approfondie du processus et du régulateur.
– méthode de Ziegler et Nichols : elle nécessite l'observation de la réponse du processus et la connaissance
de la structure du régulateur. C'est une méthode qui permet de calculer les actions PID, sans la détermination
des paramètres du processus.
La méthode de Ziegler & Nichols consiste à mettre en oscillations entretenues la boucle de
régulation. A partir du gain Grc qui a permis d'obtenir cette oscillation, et de la période T de cette
oscillation, il est possible de choisir les paramètres de réglage du régulateur. Cette méthode est utilisable
pour les procédés stables et instables.
Méthode : Ziegler & Nichols
De toutes les méthodes proposées pour calculer les paramètres de réglage des régulateurs PID, la
mieux documentée reste encore celle de J.G. Ziegler et N.B. Nichols, en novembre 1942. Deux variantes
ont été proposées dès cette époque, l'une pour un réglage en boucle fermée, l'autre en boucle ouverte.
Dans la méthode en boucle fermée, on utilise uniquement la commande proportionnelle pour exciter la
boucle jusqu'à la faire entrer en oscillation. Ceci est réalisé en appliquant une perturbation de type échelon
sur la charge. A partir de la valeur du gain critique G rc (ou de la bande proportionnelle) qui a permis
d'obtenir l'oscillation non amortie, et de la valeur de la période de l'oscillation T, on peut en déduire les
valeurs des réglages optimaux du régulateur. Les coefficients à appliquer dépendent de la structure du
régulateur. Pour un régulateur PI série, la bande proportionnelle doit être 2,2 fois celle produisant l'oscillation
non amortie et le temps d'intégration égal à 0,83 fois la période de l'oscillation non amortie ; pour un
régulateur PID mixte, la bande proportionnelle doit être de 1,66 fois celle produisant l'oscillation non
amortie et les temps d'intégration et de dérivée respectivement à 1/2 et 1/8 de la période de l'oscillation
non amortie.
Ces réglages donnent en général des résultats acceptables, mais ils ne sont pas efficaces pour tous les
processus dans toutes les conditions. Tout d'abord, ils sont déduits du critère de "comportement
optimum" de Ziegler & Nichols, défini à partir de l'amplitude maximum de la variable contrôlée et de
son temps d'établissement (le choix de ces para- mètres varie beaucoup d'un processus à l'autre).
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