Régulation

Régulation

>Partie théorique :
En présence d'une installation technique comportant une boucle de régulation l'étudiant sera capable :

• d'élaborer le schéma bloc ;
• d'analyser le fonctionnement et la stabilité (consigne, comparateur, régulateur, réglage capteurs…) ;
• d'analyser la réponse des systèmes régulés : constante de temps, temps de retard et temps de montée,… ;
• de décrire les types de régulateur et leur comportement : tout ou rien, proportionnel, intégral, dérivé;
• de justifier le choix d’un régulateur ;
• …

Laboratoire :
A partir de problèmes pratiques de régulation (par exemple: position, niveau, température, vitesse, débit,...), l'étudiant sera capable :

• d'élaborer le schéma bloc approprié par : une régulation analogique (ensemble comprenant capteur-sommateur-amplificateur-organe régulé analogiquement) ; 
• de réaliser la mise en œuvre et la mise au point ;
• de détecter des dysfonctionnements éventuels d'une installation et de poser un diagnostic ;
• …

IHM & Monitoring de systèmes bio-acquis

• Échange de données microcontrôleur ↔ ordinateur : liaison série sur USB, format des trames de mesure et de commande, détection des pertes de liaison.
• Analyse d'une bibliothèque PID embarquée : période d'échantillonnage, saturation et anti-emballement, modes automatique/manuel, modification des gains et de la consigne en fonctionnement.
• Construction d'une IHM par conception visuelle : composants d'affichage et de saisie, liaison événementielle entre l'interface et le code, réception du flux de données sans blocage de l'interface, affichage numérique et graphique en temps réel.
• Supervision de la boucle et traçabilité : affichage consigne/mesure/commande, enregistrement structuré des mesures et consultation de l'historique.
• Alarmes et sûreté d'utilisation : seuils, priorités, acquittement ; comportement en cas de défaillance ; justification des choix au regard des codes de bonne pratique.

Régulation

La liste ci-dessous constitue la bibliographie principale du cours : elle rassemble les ouvrages de référence, les articles fondateurs des méthodes enseignées et les publications biomédicales sur lesquelles s'appuient les études de cas. Ces sources sont citées dans le syllabus selon la norme Vancouver. Le syllabus mobilise en outre de nombreuses autres sources — articles indexés, fiches techniques, documents normatifs — référencées chapitre par chapitre et mises à disposition sur Moodle.

Certaines références sont anciennes à dessein : elles sont les textes d'origine de méthodes ou d'équations toujours en usage dans l'industrie et les fiches techniques (réglage de Ziegler-Nichols, équation de Steinhart-Hart). Elles sont systématiquement accompagnées d'une relecture récente qui en précise le domaine de validité.

Ouvrages de référence

1. Åström KJ, Murray RM. Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers. 2nd ed. Princeton (NJ): Princeton University Press; 2021. ISBN 978-0-691-19398-4. Édition électronique en accès libre : http://fbsbook.org
2. Franklin GF, Powell JD, Emami-Naeini A. Feedback Control of Dynamic Systems. 8th ed., Global ed. Harlow: Pearson; 2020. ISBN 978-1-292-27452-2.
3. Åström KJ, Hägglund T. Advanced PID Control. Research Triangle Park (NC): ISA; 2006. ISBN 978-1-55617-942-6.

Articles fondateurs des méthodes de réglage (texte d'origine, puis relecture moderne)

1. Ziegler JG, Nichols NB. Optimum settings for automatic controllers. Trans ASME. 1942;64:759-68. Réimpression : J Dyn Sys Meas Control. 1993;115(2B):220-2. doi:10.1115/1.2899060
2. Åström KJ, Hägglund T. Revisiting the Ziegler–Nichols step response method for PID control. J Process Control. 2004;14(6):635-50. doi:10.1016/j.jprocont.2004.01.002
3. Skogestad S. Simple analytic rules for model reduction and PID controller tuning. J Process Control. 2003;13(4):291-309. doi:10.1016/S0959-1524(02)00062-8

Instrumentation de la chaîne de mesure

1. Steinhart JS, Hart SR. Calibration curves for thermistors. Deep Sea Res Oceanogr Abstr. 1968;15(4):497-503. doi:10.1016/0011-7471(68)90057-0

Ancres biomédicales (dispositifs régulés réels, publications indexées)

1. Steil GM. Algorithms for a closed-loop artificial pancreas: the case for proportional-integral-derivative control. J Diabetes Sci Technol. 2013;7(6):1621-31. doi:10.1177/193229681300700623
2. Doyle FJ 3rd, Huyett LM, Lee JB, Zisser HC, Dassau E. Closed-loop artificial pancreas systems: engineering the algorithms. Diabetes Care. 2014;37(5):1191-7. doi:10.2337/dc13-2108

IHM & Monitoring de systèmes bio-acquis

Ouvrage de référence

1. Webster JG, Nimunkar AJ, editors. Medical Instrumentation: Application and Design. 5th ed. Hoboken (NJ): Wiley; 2020. ISBN 978-1-119-45733-6.

Articles fondateurs sur les alarmes de monitoring (revue de synthèse, puis étude quantitative)

1. Cvach M. Monitor alarm fatigue: an integrative review. Biomed Instrum Technol. 2012;46(4):268-77. doi:10.2345/0899-8205-46.4.268
2. Drew BJ, Harris P, Zègre-Hemsey JK, Mammone T, Schindler D, Salas-Boni R, et al. Insights into the problem of alarm fatigue with physiologic monitor devices: a comprehensive observational study of consecutive intensive care unit patients. PLoS One. 2014;9(10):e110274. doi:10.1371/journal.pone.0110274

Pont avec le cours de régulation (un dispositif bouclé réel et ses alarmes)

1. Doyle FJ 3rd, Huyett LM, Lee JB, Zisser HC, Dassau E. Closed-loop artificial pancreas systems: engineering the algorithms. Diabetes Care. 2014;37(5):1191-7. doi:10.2337/dc13-2108

Référence normative

1. International Electrotechnical Commission. IEC 60601-2-19: Medical electrical equipment — Part 2-19: Particular requirements for the basic safety and essential performance of infant incubators. Geneva: IEC; 2020.