Brevet FR2079338A1 — publié le 19711112

i 2079338 la présente invention se rapporte à un procédé pour régler des voies de régulation à variation non-linéaire, ainsi qu'à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans le génie chimique et dans les domaines apparentés on a sou-5 vent besoin de maintenir une installation dans un état déterminé correspondant à une valeur de consigne prédéterminée grâce à l'addition d'une substance d'appoint, en disposant à cette fin d'une valeur instantanée mesurée qui varie selon une fonction prédéterminée avec 1' état de l'installation, la variation de cette valeur instantanée me-10 surée peut avoir une allure entièrement non-linéaire par rapport à l'état de l'installation. Comme exemple, on peut citer la détermination de la concentration de certaines substances contenues dans des bains de blanchiment par une titrâtion continue de ceux-ci. Pour réaliser une titra-15 tion continue, on prélève en permanence, des échantillons constants et on les mélange avec une quantité constante d'agent de titration. Après un temps de réaction déterminé, on mesure le potentiel d'oxy-do-réduction du mélange qui est pris pour mesure de la concentration du bain. Ce potentiel d1oxydo-réduction se présente sous la 20 forme d'un signal électrique de quelques mV et sa variation est très non-linéaire par rapport à la concentration du bain, la fig.l donne un exemple de 1 Allure d'une telle courbe de titration T. On voit qu' au milieu de la courbe (en a), une petite variation de concentration se traduit par une très grande Variation du signal d'oxydo-réduction. 25 C'est la raison pour laquelle il est avantageux de maintenir l'installation constamment à ce point de fonctionnement car on obtient ainsi un maximum de précision. Dans un circuit de régulation fermé, le gain doit être réglé de façon à assurer la constance de l'amplification. Ot, avec une 30 courbe ayant l'allure de la courbe T ci-dessus, le gain varie à chaque valeur de la concentration. Ceci implique que le gain du régulateur doit, lui aussi, varier en continu lorsque la valeur instantanée s'approche ou s'éloigne de la valeur de consigne. Il existe sur le marché différentes sortes de régulateurs au 35 moyen desquels il est possible d'effectuer une régulation avec une grande imprécision. Ces régulateurs convertissent le signal d'entrée (valeur instantanée) ou le signal de sortie (valeur de réglage), en 70 40615 2 2079338 le confrontant à une fonction non-linëaire opposée, mais on n'obtient ainsi qu'une conversion unilatérale. Par contre, les fonctions présentant des écarts bilatéraux par rapport à une droite, comme c1 est le cas de la courbe T de la fig.l, ne peuvent pas être élaborées. 5 La présente invention remédie à cette difficulté. Elle se rap porte à un procédé pour régler des voies de régulation à variation non-linéaire qui est caractérisé en ce que l'on modifie en continu et automatiquement le gain du régulateur en fonction de l'écart de réglage. 10 L'invention concerne aussi un dispositif pour la mise en oeu vre de ce procédé qui comprend une seconde voie de régulation branchée en parallèle sur le régulateur principal, voie qui se compose d'amplificateurs à bascule associés à des générateurs de-valeur, de consigne, qui reçoit en tant que signal d'entrée, le même signal d' 15 écart de réglage que le premier régulateur et dont les signaux de sortie agissent sur un servomoteur qui positionne les curseurs de deux générateurs de signaux de retour et le curseur d'un régleur de seuil, la sortie de ce régleur de seuil étant ramenée à l'amplificateur de rétroaction du régulateur principal. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d' exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel: - la fig.l est une courbe illustrant un exemple d'un problème 25 de régulation mon-linéaire concernant, notamment, la variation d'une courbe de titration, la fig.2 est un schéma de principe d'un dispositif selon l'invention, la fig.3 est un diagramme montrant la relation entre une posi-30 tion angulaire mécanique et l'écart de réglage, et la fig.4 est un diagramme montrant l'allure de la variation d' une valeur de résistance en fonction de la position angulaire de son curseur. Le signal électrique engendré dans la cellule de mesure 1 de 35 la fig.2 est appliqué à un amplificateur 2 qui le transforme en un courant, ce courant étant confronté dans un comparateur 3 à une première valeur de consigne 4, ce dont résulte un signal d'écart de 70 40615 3 2079338 régulation xw qui est appliqué à un amplificateur de régulation 5• Conformément au signal d'écart qui lui est appliqué, l'amplificateur 5 commande un organe de réglage 7 qui, par addition de substances d1 appoint dans le milieu surveillé par la cellule de mesure 1, influen-5 ce la voie de régulation. Pour pouvoir conférer à l'amplificateur de réglage un certain comportement, tel qu'un comportement P, PJ, PD, PJD, l'amplificateur de réglage 5 commande, de façon connue, un amplificateur de rétroaction 6 dont le signal de sortie est réappliqué à l'entrée de l'amplificateur 5. le gain (comportement proportionnel) 10 de l'amplificateur de rétroaction 6 est réglé sur le point de la courbe d'amplification du circuit ayant la plus forte pente. Pour modifier automatiquement le gain de l'amplificateur de rétroaction 6, une seconde unité de réglage est nécessaire. A cefte fin, la valeur instantanée x et la valeur de consigne w sont appliquées, à tra-15 vers un second comparateur 8, en tant que signal d'écart de régulation x^ à deux amplificateurs à bascule 9, 9'. les points de commutation de ces amplificateurs à bascule 9, 9' peuvent être décalés simultanément, sur l'étendue de la plage de réglages, au moyen d'un second générateur de valeur de consigne 10, 20 afin que le point de fonctionnement correct puisse être établi. De plus, ce point de commutation peut également être modifié par un troisième générateur de valeur de consigne 11, afin d'établir une différence de commutation entre les deux amplificateurs à bascule 9, 9'. les signaux de sortie des amplificateurs 9, 9' commandent un ser-25 vomoteur 12 produisant un déplacement à gauche et à droite. Ce servomoteur est accouplé mécaniquement à un premier potentiomètre de signal de retour 13, à un second potentiomètre de signal de retour 15 et à un troisième potentiomètre, la résistance variable du premier potentiomètre de retour 13 agit, à travers un régleur xp 14 sur 30 l'entrée des deux amplificateurs à bascule 9, 9'. De cette manière, la position du servo-moteur 12 est comparée avec l'écart de réglage x^ et en cas de différence est repositionné, l'importance du mouvement de rotation du servomoteur 12 pour réaliser la compensation dépend du réglage du régleur x 14. ir 35 le second potentiomètre de signal de retour 15 comporte une prise médiane, la résistance variable agit également, à travers un second régleur xp 16 sur les deux entrées des amplificateurs à bas 70 40615 4 2079338 cule 9, 9' mais ce signal n'est présent que lors d'un écart de réglage négatif ou positif. Grâce à ce montage, le servomoteur 12 effectue des courses de rotation différentes dans le cas d'écarts de réglage positifs et négatifs de même grandeur, la fig.3 montre la 5 position du servomoteur en fonction de l'écart de réglage xw» le troisième potentiomètre 17 est, lui aussi, entraîné par le servomoteur 12. Ce potentiomètre 17 comporte une prise médiane. Son curseur est relié au commencement et à la fin de sa résistance. Ainsi, la rotation du servomoteur 12 produit une variation de résistance non-10 linéaire entre le curseur et la prise médiane, la fig.4 montre l'allure de la variation de la valeur ohmique de ce potentiomètre en fonction de la position du servomoteur. Cette courte de résistance, qui présente un point de rebroussement 18 et qui est non-linéaire de part et d'autre de celui-ci, est utilisée pour modifier le gain 15 de l'amplificateur de rétroaction 6. la tension appliquée est réglable entre des limites étendues au moyen des deux régleurs xp 14, 16. le procédé ci-dessus peut être adapté à n'importe quelle fonction non-linéaire. le procédé qui vient d'être décrit pour modifier en continu et 20 de façon automatique le gain d'un régulateur en fonction de l'écart de réglage et qui est adaptable à des courbes non-linéaires de voies de régulation, courbes qui peuvent présenter aussi bien un écart de linéarité positif que négatif par rapport à la droite passant par le point milieu, de la courbe considérée, est le seul moyen pour ré-25 aliser une parfaite régulation. Ce procédé est caractérisé par la présence d'un second régulateur, qui reçoit comme signal d'entrée le même écart de régulation que le premier régulateur et qui modifie le gain de ce premier régulateur par des organes non-linéaires. 70 40615 5 2079338 REVENDICATIONS 1.-Procédé pour régler des voies de régulation à variation non-linéaire caractérisé en ce que l'on modifie automatiquement et en continu le gain du régulateur en fonction de l'écart de réglage. 5 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les grandeurs de commande fournies par des générateurs de signaux de retour sont appliquées, à travers des régleurs x ' aux entrées d'am- 1? plificateurs à bascule. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 10 signal apparaissant aux régleurs de seuil est rétroappliqué au circuit de rétroaction du régulateur principal. 4«- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par une seconde voie de régulation branchée en parallèle sur le rsgulateur principal, voie qui se compose 15 d'amplificateur à bascule associés à des générateurs de valeur de consigne et qui reçoit comme signal d'entrée le même écart de réglage que la voie de régulation principale et dont les signaux de sortie Agissent sur un servomoteur qui positionne les curseurs de deux générateurs de signaux de retour et le curseur d'un régleur de seuil 20 étant ramenée au circuit de rétroaction du régulateur principal. 5.- Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le premier générateur de signaux de retour est un potentiomètre dont la tension de sortie est liée par -une fonction linéaire à la position de son curseur. 25 6.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second générateur de signaux de retour est un potentiomètre à prise médiane. 7.- Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le régleur de seuil est un potentiomètre à prise médiane dont le 30 curseur est relié aux deux extrémités de la résistance.