25.10 : Interprétation du contrôle du déphasage dans les domaines temporel et fréquentiel

Les contrôleurs à retard de phase sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle pour améliorer la stabilité et réduire les erreurs en régime permanent. Un variateur de lumière contrôlant la luminosité d'une ampoule électrique sert d'exemple pratique de contrôle à retard de phase, en ajustant progressivement la luminosité de l'ampoule. Mathématiquement, le contrôle à retard de phase ou le filtrage passe-bas est représenté lorsque le facteur « a » est inférieur à 1.

Les contrôleurs à déphasage ne placent pas un pôle à zéro, mais influencent plutôt l'erreur en régime permanent en amplifiant toute constante d'erreur finie non nulle d'un certain facteur. Ils améliorent l'amortissement du système en alignant étroitement le pôle et le zéro, améliorant ainsi efficacement la stabilité. La valeur de gain peut être ajustée pour contrebalancer les variations du facteur, ce qui permet d'utiliser le contrôle à déphasage sans modifier la fonction de transfert du trajet direct.

La fonction de transfert d'un contrôleur de déphasage est caractérisée par un facteur de gain incorporé dans le gain direct. Ce processus de conception commence par la construction du diagramme de Bode du système non compensé, qui visualise la réponse en fréquence du système. En définissant le gain du trajet direct et en déterminant les marges de phase et de gain à partir du diagramme de Bode, la marge de phase souhaitée peut être obtenue.

Le diagramme de Bode révèle les fréquences d'angle à des points spécifiques et montre l'atténuation aux hautes fréquences, illustrant ainsi la manière dont le contrôle du décalage de phase filtre les composants à haute fréquence. Cette action de filtrage stabilise le système en réduisant les oscillations et en améliorant l'amortissement, ce qui conduit à des ajustements plus fluides dans la sortie du système.

En substance, le contrôle du déphasage ajuste le comportement du système en modifiant la réponse en fréquence pour améliorer la stabilité et réduire les erreurs en régime permanent. Cela est particulièrement utile dans les applications telles que les variateurs de lumière, où des réglages progressifs sont essentiels pour des performances optimales. En concevant soigneusement le contrôleur de déphasage à l'aide de diagrammes de Bode et en ajustant les valeurs de gain, les ingénieurs peuvent obtenir les performances système souhaitées tout en maintenant la stabilité et en réduisant les erreurs.