Régulation de vitesse d'un micromoteur à courant continu sans capteur au moyen d'un microcontrôleur dsPIC programmé par une passerelle MatlabTM/Simulink
Résumé
Bon nombre de formations en automatique utilisent actuellement le logiciel MatlabTM/Simulink pour simuler toutes sortes d’asservissement lors de séances de travaux pratiques. La simulation devient alors un outil de modélisation pour la synthèse des correcteurs. Dans bien des cas, seuls les résultats de simulation sont utilisés pour mettre en œuvre la loi de commande du procédé. Dans cet article, nous proposons d’utiliser directement le schéma Simulink pour programmer une cible matérielle de Microchip en utilisant une boîte à outils Matlab « Embedded target for dsPIC » spécifiquement développée à cet effet. Nous utilisons cette méthode de conception comme un véritable outil de prototypage rapide, sur un exemple concret de régulation de vitesse de rotation d’hélice de micro-aéronefs, dont la miniaturisation demeure encore aujourd’hui un défi tant du point de vue des contraintes de masse, taille, et d’énergie. Nous proposons une méthode de régulation de vitesse sans capteur de la rotation d’un micromoteur à courant continu. La méthode est basée à partir de la mesure de la tension d’induit et du courant d’induit du micromoteur. Un régulateur estime alors la vitesse de rotation du rotor et commande cette vitesse en boucle fermée. Une telle méthode de régulation présente quatre avantages majeurs pour les microsystèmes embarqués :
(i) elle fait réagir rapidement la vitesse de rotation à une nouvelle consigne de vitesse,
(ii) elle rend la vitesse de rotation insensible aux perturbations aérodynamiques,
(iii) elle rend la vitesse de rotation insensible à la décharge progressive de la tension d’alimentation,
(iv) elle permet de réduire la masse de l’électronique embarquée.
L’utilisation d’une nouvelle génération de microcontrôleurs (dsPIC) nous a permis de construire une version miniature (13x15 mm) et de très faible masse (1,5 g) d’un régulateur de vitesse sans capteur capable de piloter deux micromoteurs indépendamment l’un de l’autre. Les faibles masse et taille de ce régulateur lui confèrent toutes les performances requises pour être embarqué à bord de micro-aéronefs hautement miniaturisés.
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2009-Serres et al. -La Revue 3EI - Num56 - mars2009-draft.pdf (1.62 Mo)
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