Application des techniques de la régulation extrémale à l'optimalisation d'un régulateur de tension série

Abstract

Les dispositifs électroniques de régulation de tension à hautes performances qui offrent à la charge une résistance réduite par l'emploi d'une contre-réaction énergique appliquée h. un élément régulateur, ont l'inconvénient, du fait de la coupure en fréquence des organes amplificateurs de la chaîne de réaction, de ne pas maintenir à toutes fréquences cette caractéristique désirable. En l'absence de correction, il apparaît généralement un phénomène de résonance avec coefficient de surtension élevé, quand ce n'est l'instabilité proprement dite. Cet état de choses se traduit dans le domaine temporel par une transitoire mal amortie avant le retour à la valeur de consigne. L'introduction de correcteurs calculés selon les méthodes en usage en servo-mécanisme classique ne peut apporter le degré d'amortissement voulu que si la charge est fixe et connue à l'avance. Si elle est variable, réactive ou active, le correcteur choisi pour une situation donnée ne peut rester valable dans tous les cas. Il a semblé qu'un correcteur auto-adaptatif, modifiant ses caractéristiques de façon à maintenir le degré d'amortissement désiré, pourrait offrir une solution attrayante à ce problème. Dans le cas envisagé, le comportement dynamique du régulateur est caractérisé par une paire de racines complexes-conjuguées dont la valeur est liée à la charge imposée. Le correcteur adaptatif conçu pour ce cas est formé d'une seconde chaîne de contre-réaction comportant un amplificateur à gain variable agissant en différentiateur simple jusqu'à une pulsation donnée dictée par les fréquences de coupure des éléments amplificateurs, puis comme différentiateur double jusqu'à l'apparition effective de cette même coupure. Le réglage du gain permet de fixer le degré d'amortissement de l'ensemble du régulateur à une valeur optimale. Par ailleurs, le comportement statique du régulateur ne se voit en rien modifié puisque cette contre-réaction supplémentaire n'agit pas en continu. La recherche automatique de la valeur optimale du degré d'amortissement s'effectue de la façon suivante: le degré d'amortissement désiré s'obtient indirectement à partir de la réponse indicielle. Il se trouve que la moyenne de la valeur absolue de celle-ci présente un minimum à l'amortissement critique. On ramène ainsi le problème d'adaptation à un cas de régulation extrémale. On impose au gain réglable du correcteur des perturbations sinusoïdales qui entraînent des variations à la même fréquence de la fonction d'erreur. Un détecteur synchrone agit sur le gain de façon à conduire le système vers son extrémum.