Najah.
Mon plan de révision⚡ Défi flash

Sciences de l'Ingénieur · Classes prépa (CPGE) — 2ème année — MP

Modélisation des systèmes asservis

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Un système asservi est un système dont la sortie $s(t)$ est asservie à une consigne $e(t)$. La modélisation repose sur la transformée de Laplace :

  • Fonction de transfert (FT) : $H(p) = \frac{S(p)}{E(p)}$ (conditions initiales nulles).
  • Schéma-bloc : Représentation graphique des éléments.
  • FTBO (Boucle Ouverte) : $FTBO(p) = C(p) \cdot H(p)$.
  • FTBF (Boucle Fermée) : $FTBF(p) = \frac{C(p) \cdot H(p)}{1 + C(p) \cdot H(p) \cdot R(p)}$.

Méthodes à maîtriser

  1. Réduction de schéma-bloc : Appliquer les règles (série, parallèle, retour).
  2. Calcul de la FTBF : Toujours identifier le retour $R(p)$ (souvent $R(p)=1$).
  3. Passage du temporel au fréquentiel : Utiliser les propriétés de Laplace (dérivation $p$, intégration $1/p$).

Exemples corrigés

Exemple : Système avec $H(p) = \frac{K}{1+Tp}$ et retour unitaire. FTBF = $\frac{\frac{K}{1+Tp}}{1+\frac{K}{1+Tp}} = \frac{K}{1+Tp+K}$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier le signe $(-)$ dans le comparateur (sommateur).
  • Confondre FTBO et FTBF.
  • Ne pas vérifier les conditions initiales nulles avant d'appliquer Laplace.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

Tu as appris les sciences en arabe ? Touche un mot pour voir sa traduction et une explication en darija.

La question que tu n'oses pas poser en classe ? Pose-la à UstadZéro jugement, même en darija, même à minuit. Il t'explique pas à pas et corrige ta démarche. Gratuit.

Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Modélisation des systèmes asservis

1/4

La fonction de transfert d'un système est $H(p) = \frac{S(p)}{E(p)}$. Quelle est la condition nécessaire ?

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre FTBO et FTBF ?
  1. La FTBO (Fonction de Transfert en Boucle Ouverte) est le produit des fonctions de transfert des éléments de la chaîne directe sans tenir compte de la boucle de retour.
  2. La FTBF (Fonction de Transfert en Boucle Fermée) représente le comportement global du système une fois la boucle de retour fermée. Elle inclut l'effet du correcteur et du capteur.

💡 À retenir : La FTBF définit la performance réelle du système asservi, alors que la FTBO sert à analyser la stabilité.

Kifach n-hssbo la fonction de transfert d'un système li fih des blocs en parallèle ?
  1. Si deux blocs $H_1(p)$ et $H_2(p)$ sont en parallèle, ils reçoivent la même entrée.
  2. Leurs sorties sont additionnées par un sommateur.
  3. La fonction de transfert équivalente est simplement la somme : $H_{eq}(p) = H_1(p) + H_2(p)$.

💡 À retenir : En parallèle, on additionne ; en série, on multiplie.

Est-ce que la transformée de Laplace est obligatoire pour modéliser ?

Oui, car elle transforme les équations différentielles (difficiles à résoudre) en équations algébriques (simples). Cela permet de manipuler les systèmes sous forme de blocs.

💡 À retenir : Sans Laplace, l'étude des systèmes asservis serait trop complexe pour les calculs d'ingénierie.

Wach dima R(p) = 1 f l'examen ?

Non, pas toujours. $R(p)$ représente la fonction de transfert du capteur. Si l'énoncé dit "retour unitaire", alors $R(p) = 1$. S'il y a un capteur avec une constante de temps, il faut utiliser sa fonction de transfert.

💡 À retenir : Lis bien l'énoncé pour voir si le capteur est considéré comme parfait (gain 1) ou non.

Comment simplifier un retour positif ?

Si le retour est positif, le dénominateur de la FTBF devient $1 - FTBO(p)$.

💡 À retenir : Attention au signe dans le sommateur, c'est une source d'erreur classique.

Kifach n-3rf wach system stable wla la ?

Pour un système du 1er ou 2ème ordre, on regarde les pôles de la FTBF (les racines du dénominateur). S'ils ont une partie réelle négative, le système est stable.

💡 À retenir : Un système est stable si ses pôles sont dans le demi-plan gauche du plan complexe.

C'est quoi un système du premier ordre ?

C'est un système dont l'équation différentielle est du type $T \cdot s'(t) + s(t) = K \cdot e(t)$. Sa FT est $H(p) = \frac{K}{1+Tp}$.

💡 À retenir : Il est caractérisé par son gain statique $K$ et sa constante de temps $T$.

Pourquoi on utilise le bloc comparateur ?

Il sert à calculer l'écart $\varepsilon(t) = e(t) - s(t)$ (ou $s(t) \cdot R(p)$). C'est le cerveau du système qui ajuste la commande.

💡 À retenir : Sans comparateur, il n'y a pas d'asservissement, juste une commande en boucle ouverte.

Est-ce que le correcteur change la FT du système ?

Oui, le correcteur $C(p)$ est inséré dans la chaîne directe pour modifier la FTBO et donc améliorer les performances de la FTBF (précision, rapidité, stabilité).

💡 À retenir : Le correcteur est l'outil principal pour "piloter" le comportement du système.

Comment trouver la FTBO à partir de la FTBF ?

Si $FTBF = \frac{FTBO}{1+FTBO}$, alors $FTBO = \frac{FTBF}{1-FTBF}$.

💡 À retenir : C'est utile quand on connaît la réponse souhaitée et qu'on veut déduire le correcteur.

Qu'est-ce qu'un système asservi à retour unitaire ?

C'est un système où la sortie est directement comparée à la consigne sans passer par un capteur modifiant le signal (ou le capteur a un gain de 1).

💡 À retenir : C'est le cas le plus courant dans les exercices de base.

Quelle est l'utilité de la modélisation ?

La modélisation permet de prédire le comportement du système avant de le construire physiquement, ce qui évite les erreurs et les coûts inutiles.

💡 À retenir : Modéliser = prévoir pour mieux concevoir.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit un système asservi à retour unitaire composé d'un correcteur $C(p) = K$ et d'une fonction de transfert $H(p) = \frac{10}{p(1+0.1p)}$.

  1. Déterminer la FTBO.
  2. Déterminer la FTBF.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Réduire le schéma-bloc suivant : deux blocs $A(p)$ et $B(p)$ en série, suivis d'une boucle de retour $R(p)$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Un système a pour FTBO : $FTBO(p) = \frac{5}{p+2}$. Calculer la FTBF avec un retour unitaire.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Un prof de Sciences de l'Ingénieur pour aller plus loin

Les cours du soir avec des profs vérifiés arrivent : inscris-toi pour être prévenu(e) en premier.

Être prévenu(e) gratuitement

Autres chapitres de Sciences de l'Ingénieur