MATLAB et Simulink pour les systèmes de contrôle

Conception, test et implémentation de systèmes de contrôle

Les ingénieurs travaillant sur les systèmes de contrôle utilisent MATLAB® et Simulink® à toutes les étapes du développement : de la modélisation des processus à la conception et au réglage des algorithmes de contrôle et de la logique de supervision, jusqu’au déploiement avec la génération automatique de code et la vérification, validation et test du système. Avec MATLAB et Simulink, vous bénéficiez des avantages suivants :

  • Environnement en schéma-bloc multi-domaines pour la modélisation de la dynamique des processus, la conception d’algorithmes de contrôle et l’exécution des simulations en boucle fermée 
  • Modélisation du processus à l’aide d’outils d’identification de systèmes ou de modélisation physique
  • Fonctions préconstruites et outils interactifs pour l’analyse du dépassement, du temps de montée, des marges de gain et de phase, ainsi que d’autres caractéristiques de performance et de stabilité dans les domaines fréquentiel et temporel
  • Placement de pôles, diagrammes de Bode, méthodes LQR et LQG, robustesse, contrôle prédictif de modèles et autres techniques d’analyse et de conception
  • Réglage automatique des régulateurs PID type « gain scheduling » et de structures SISO/MIMO arbitraires
  • Modélisation, conception et simulation de la logique de supervision pour la planification, le changement de modes, et les opérations de FDIR (Fault Detection, Isolation and Recovery

« Avec les outils MathWorks pour le Model-Based Design, nous avons simulé non seulement nos algorithmes de contrôle, mais également le matériel physique. En générant automatiquement le code pour le logiciel de contrôle et le banc d’essai, nous avons réduit le temps de développement et implémenté rapidement les modifications. Nous avons visualisé les résultats de la simulation et des tests, ce qui nous a donné une grande confiance dans le design que nous avons finalement déployé. »

David Gendre, Astrium

Utilisation de MATLAB et Simulink pour les systèmes de contrôle

Modélisation et simulation de la dynamique de vos processus

Utilisez MATLAB et Simulink pour concevoir des modèles de processus précis. Décrivez la dynamique complexe de vos processus par l’intermédiaire de différentes approches de modélisation supportées et servez-vous de l’approche la plus adaptée pour chaque composant de votre processus afin de créer le modèle de niveau système.

Évaluez la dynamique de vos processus à partir de données d’entrée-sortie en utilisant l’identification de système lorsque vous ignorez la structure détaillée du modèle. Vous pouvez aussi créer des modèles de processus multi-domaines complexes sans devoir dériver les équations de premier principe sous-jacentes en utilisant les outils de modélisation physique. Utilisez des blocs pour représenter les composants mécaniques, électriques, magnétiques, hydrauliques, pneumatiques et thermiques, afin de faire correspondre la topographie des composants et les connexions physiques de votre système.

Conception et réglage de compensateurs de rétroaction

Analysez et développez des compensateurs en boucle fermée et évaluez des paramètres de performance pertinents, comme le dépassement, le temps de montée et les marges de stabilité. Ajustez et linéarisez des modèles Simulink non linéaires. Vous pouvez également modéliser et analyser les effets d’incertitude sur les performances et la stabilité de vos modèles.

Tirez parti des diagrammes de Bode, du placement des pôles et d’autres techniques de conception de systèmes de contrôle linéaires, et réglez automatiquement les régulateurs PID dans un modèle de simulation ou sur du matériel test. Les outils prédéfinis vous permettent de régler automatiquement des régulateurs multivariables décentralisés et de tirer parti des stratégies de contrôle avancées, notamment en matière de contrôle prédictif de modèles et de robustesse. Exploitez les méthodes d’optimisation pour calculer les gains du contrôleur afin de répondre aux contraintes de dépassement et de temps de montée.

Conception et simulation de la logique de supervision : 

Avec Stateflow, modélisez, concevez et simulez la logique de supervision de votre système de contrôle, qui planifie l’exécution du contrôleur, contrôle le mode de fonctionnement du système et effectue des opérations de FDIR (Fault Detection, Isolation and Recovery).

Utilisez l’éditeur graphique pour concevoir votre logique en tant que machine d’état ou graphe de flux. Vous pouvez également combiner des représentations graphiques et tabulaires, dont des diagrammes de transition d’états, des graphes de flux, des tables de transition d’états et des tables de vérité, pour modéliser la manière dont votre système réagit à des événements, des conditions temporelles et des signaux d’entrée externes. Visualisez le comportement du système pendant la simulation, avec une animation des diagrammes d’états qui met en évidence les états et transitions actifs de votre modèle.

Déploiement du design sur des régulateurs embarqués

Une fois que vos algorithmes de contrôle ont été conçus, vous pouvez les affiner en vue de leur implémentation. Vous pouvez spécifier les propriétés des types de données virgule fixe de votre design afin de la préparer pour une implémentation en arithmétique virgule fixe. Après vérification des algorithmes de contrôle dans des simulations en boucle fermée, déployez-les sur des microcontrôleurs de production, des PLC et des FPGA grâce à la génération automatique de code C, de texte structuré ou de code HDL.

Vous pouvez tester et vérifier votre système de contrôle de façon continue. Effectuez des tests Hardware-in-the-Loop (HIL) en exécutant l’algorithme de contrôle sur un contrôleur embarqué, puis en exécutant le modèle de processus en temps réel sur un ordinateur cible connecté au contrôleur. Vous pouvez procéder à une vérification et à un test plus poussé de votre système de contrôle à l’aide des méthodes de vérification formelle.

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