QCM : Isolation et régulation de niveau (44 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation exprime la condition d’oscillation de Barkhausen pour la chaîne directe et la chaîne de retour ?

A(jω)+β(jω)=1A(j\omega)+\beta(j\omega)=1
A(jω)/β(jω)=1A(j\omega)/\beta(j\omega)=1
A(jω)β(jω)=1A(j\omega)\beta(j\omega)=1
A(jω)β(jω)=0A(j\omega)\beta(j\omega)=0

$$A(j\omega)\beta(j\omega)=1$$

Explication

La condition de Barkhausen exige que le produit de la transmittance directe et de celle de retour soit égal à l’unité à la fréquence d’oscillation. Une somme égale à l’unité ne décrit pas cette condition.

2. Dans la condition d’oscillation d’un montage, quel rôle joue l’argument de A(jω)β(jω)A(j\omega)\beta(j\omega) ?

Il détermine l’amplitude finale de sortie.
Il fixe la constante de temps du réseau.
Il fixe la fréquence d’oscillation.
Il impose le gain maximal de l’amplificateur.

Il fixe la fréquence d’oscillation.

Explication

L’argument du produit de boucle détermine la fréquence à laquelle l’oscillation se produit, alors que son module doit valoir un pour satisfaire la condition d’amplification. Le gain maximal de l’amplificateur n’est pas fixé par cet argument.

3. Que se passe-t-il lorsque le module du produit de boucle est supérieur à un ?

La sortie augmente jusqu’à saturation et perd sa forme sinusoïdale.
La sortie conserve une sinusoïde d’amplitude constante.
La fréquence diminue tandis que l’amplitude reste constante.
La sortie diminue progressivement jusqu’à s’annuler.

La sortie augmente jusqu’à saturation et perd sa forme sinusoïdale.

Explication

Lorsque le module dépasse un, l’amplitude de sortie croît jusqu’à la saturation, ce qui déforme le signal et le rend non sinusoïdal. Une diminution jusqu’à l’annulation correspond au cas où le module est inférieur à un.

4. Quelle expression correspond à la fonction de transfert normalisée d’un système du second ordre ?

T(jω)=1+2ξτjω+τ2(jω)2T(j\omega)=1+2\xi\tau j\omega+\tau^2(j\omega)^2
T(jω)=11+ξτjω+τ(jω)2T(j\omega)=\frac{1}{1+\xi\tau j\omega+\tau(j\omega)^2}
T(jω)=11+2ξjω+τ2(jω)2T(j\omega)=\frac{1}{1+2\xi j\omega+\tau^2(j\omega)^2}
T(jω)=11+2ξτjω+τ2(jω)2T(j\omega)=\frac{1}{1+2\xi\tau j\omega+\tau^2(j\omega)^2}

$$T(j\omega)=\frac{1}{1+2\xi\tau j\omega+\tau^2(j\omega)^2}$$

Explication

La forme normalisée comporte un terme linéaire en fréquence avec le coefficient 2ξτ2\xi\tau et un terme quadratique avec τ2\tau^2. La formule qui omet le facteur τ\tau dans le terme linéaire ne correspond pas à cette forme.

5. Un système reçoit un échelon de tension, puis un signal sinusoïdal périodique. Comment nomme-t-on respectivement ses réponses à ces deux entrées ?

Réponse indicielle, puis réponse harmonique.
Réponse impulsionnelle, puis réponse transitoire.
Réponse harmonique, puis réponse indicielle.
Réponse transitoire, puis réponse impulsionnelle.

Réponse indicielle, puis réponse harmonique.

Explication

La réponse à un échelon de tension est appelée réponse indicielle, tandis que la réponse à un signal sinusoïdal périodique est la réponse harmonique. La réponse impulsionnelle concerne une entrée impulsionnelle, et non l’échelon décrit ici.

6. Comment définit-on le temps de réponse à 5 % d’un système ?

Le temps pendant lequel la sortie demeure à moins de 5%5\% de sa valeur initiale.
Le temps après lequel la sortie reste entre 0,950{,}95 et 1,051{,}05 fois sa valeur finale.
Le temps nécessaire pour que la sortie atteigne exactement sa valeur finale.
Le temps écoulé avant que la sortie atteigne la moitié de sa valeur finale.

Le temps après lequel la sortie reste entre $$0{,}95$$ et $$1{,}05$$ fois sa valeur finale.

Explication

Le temps de réponse à 5 % est atteint lorsque la sortie entre dans l’intervalle de 95 % à 105 % de sa valeur finale et y reste. Atteindre exactement la valeur finale n’est pas le critère de cette définition.

7. Comment le multiplexage temporel se distingue-t-il du multiplexage fréquentiel ?

Le premier modifie l’amplitude des signaux, tandis que le second modifie leur phase.
Le premier attribue des plages de fréquences distinctes, tandis que le second attribue des créneaux de temps successifs.
Le premier attribue des créneaux de temps successifs, tandis que le second attribue des plages de fréquences distinctes.
Le premier combine les signaux dans une porteuse, tandis que le second les sépare selon leur amplitude.

Le premier attribue des créneaux de temps successifs, tandis que le second attribue des plages de fréquences distinctes.

Explication

Le multiplexage temporel partage la transmission en créneaux successifs, alors que le multiplexage fréquentiel sépare les signaux par bandes de fréquences. L’attribution de plages de fréquences correspond donc au multiplexage fréquentiel, et non temporel.

8. Quel est le rôle de la modulation dans une transmission ?

Remplacer le signal d’information par une suite de fréquences distinctes.
Adapter le signal à transmettre au canal reliant la source au destinataire.
Attribuer à chaque signal un créneau temporel dans un canal partagé.
Extraire l’information du signal reçu à l’arrivée chez le destinataire.

Adapter le signal à transmettre au canal reliant la source au destinataire.

Explication

La modulation adapte le signal à transmettre aux caractéristiques du canal entre la source et le destinataire. Attribuer des créneaux temporels relève du multiplexage temporel, et non du rôle général de la modulation.

9. Dans une transmission modulée, quel est le rôle respectif du signal modulant et de la porteuse ?

Le signal modulant fixe le canal, et la porteuse sélectionne le destinataire.
Le signal modulant porte l’information, et la porteuse permet de la transporter.
Le signal modulant transporte l’information, et la porteuse la crée à la réception.
Le signal modulant fournit la fréquence, et la porteuse détermine le contenu informatif.

Le signal modulant porte l’information, et la porteuse permet de la transporter.

Explication

Le signal modulant contient l’information à transmettre, tandis que la porteuse sert à son transport. La porteuse ne crée pas l’information à la réception : elle sert de support à la transmission.

10. Quelle grandeur est modifiée respectivement par la modulation d’amplitude, de fréquence et de phase ?

L’amplitude, la fréquence et la phase de la porteuse.
La fréquence, la phase et l’amplitude de la porteuse.
La phase, l’amplitude et la fréquence de la porteuse.
L’amplitude, la phase et la fréquence du signal modulant.

L’amplitude, la fréquence et la phase de la porteuse.

Explication

La modulation d’amplitude agit sur l’amplitude de la porteuse, la modulation de fréquence sur sa fréquence, et la modulation de phase sur sa phase. L’ordre qui associe la fréquence à la modulation d’amplitude confond les grandeurs modifiées.

11. Quelle opération caractérise la modulation AM double bande avec porteuse (AMDBAP) ?

Multiplier deux fois le modulant par la porteuse avant de transmettre le résultat
Additionner le modulant à la porteuse sans effectuer de multiplication
Multiplier le modulant par la porteuse, puis ajouter la porteuse au produit obtenu
Multiplier le modulant par la porteuse et transmettre le produit sans porteuse ajoutée

Multiplier le modulant par la porteuse, puis ajouter la porteuse au produit obtenu

Explication

En AMDBAP, le signal modulant est multiplié par la porteuse, puis la porteuse est ajoutée au produit. La transmission du produit sans ajout de porteuse caractérise plutôt l’AMDBSP.

12. Un signal AMDBAP possède un indice de modulation m=0,6m=0{,}6 ; à quel pourcentage cela correspond-il ?

À une profondeur de modulation de 160 %
À une profondeur de modulation de 6 %
À une profondeur de modulation de 60 %
À une profondeur de modulation de 0,6 %

À une profondeur de modulation de 60 %

Explication

L’indice de modulation s’exprime souvent en pourcentage, et m=0,6m=0{,}6 équivaut à 60 %. Une valeur de 6 % correspondrait à un indice de 0,060{,}06.

13. Pour un modulant sinusoïdal en AMDBAP, quelles composantes apparaissent dans le spectre ?

Deux raies à fp−fmf_p-f_m et fp+fmf_p+f_m, chacune d’amplitude Apm/2A_p m/2, sans raie porteuse
Une raie à fpf_p d’amplitude ApA_p et deux raies latérales d’amplitude Apm/2A_p m/2 à fp−fmf_p-f_m et fp+fmf_p+f_m
Une raie à fpf_p d’amplitude ApmA_p m et deux raies latérales d’amplitude ApA_p à fp−fmf_p-f_m et fp+fmf_p+f_m
Une raie à fpf_p d’amplitude ApA_p et une seule raie latérale d’amplitude Apm/2A_p m/2 à fp+fmf_p+f_m

Une raie à $$f_p$$ d’amplitude $$A_p$$ et deux raies latérales d’amplitude $$A_p m/2$$ à $$f_p-f_m$$ et $$f_p+f_m$$

Explication

Le spectre AMDBAP comprend la raie porteuse d’amplitude ApA_p et deux bandes latérales, chacune d’amplitude Apm/2A_p m/2. L’absence de raie à fpf_p correspond au spectre AMDBSP, et non à l’AMDBAP.

14. Pour un modulant sinusoïdal, quelle expression décrit le signal AMDBAP et son indice de modulation ?

s(t)=Apcos⁡(ωpt)+Amcos⁡(ωmt)s(t)=A_p\cos(\omega_p t)+A_m\cos(\omega_m t), avec m=kApm=kA_p
s(t)=kAmApcos⁡(ωmt)cos⁡(ωpt)s(t)=kA_mA_p\cos(\omega_m t)\cos(\omega_p t), avec m=Ap/Amm=A_p/A_m
s(t)=Ap(1+kApcos⁡(ωmt))cos⁡(ωpt)s(t)=A_p\bigl(1+kA_p\cos(\omega_m t)\bigr)\cos(\omega_p t), avec m=kAmm=kA_m
s(t)=Ap(1+mcos⁡(ωmt))cos⁡(ωpt)s(t)=A_p\bigl(1+m\cos(\omega_m t)\bigr)\cos(\omega_p t), avec m=kAmm=kA_m

$$s(t)=A_p\bigl(1+m\cos(\omega_m t)\bigr)\cos(\omega_p t)$$, avec $$m=kA_m$$

Explication

En AMDBAP, le facteur d’enveloppe est 1+mcos⁡(ωmt)1+m\cos(\omega_m t), et l’indice est posé égal à kAmkA_m. L’expression en produit seul omet la porteuse ajoutée et décrit une forme d’AMDBSP.

15. Quelle opération caractérise la modulation AM double bande sans porteuse (AMDBSP) ?

Ajouter le modulant à la porteuse sans effectuer de multiplication
Multiplier le modulant par la porteuse, puis ajouter la porteuse au produit obtenu
Multiplier la porteuse par elle-même, puis ajouter le modulant au résultat
Multiplier le modulant par la porteuse et transmettre le produit sans lui ajouter la porteuse

Multiplier le modulant par la porteuse et transmettre le produit sans lui ajouter la porteuse

Explication

L’AMDBSP transmet le produit du modulant et de la porteuse sans ajouter la porteuse. L’ajout de celle-ci au produit distingue l’AMDBAP.

16. Deux signaux sinusoïdaux en phase sont modulés en AMDBSP ; quelle décomposition en fréquences décrit le signal obtenu ?

Une composante d’amplitude kAmApkA_mA_p à fpf_p et deux composantes latérales d’amplitude kAmAp/2kA_mA_p/2
Une composante d’amplitude kAmAp/2kA_mA_p/2 à fpf_p et une autre à fmf_m
Deux composantes de même amplitude Ap/2A_p/2 aux fréquences fp+fmf_p+f_m et fp−fmf_p-f_m
Deux composantes de même amplitude kAmAp/2kA_mA_p/2 aux fréquences fp+fmf_p+f_m et fp−fmf_p-f_m

Deux composantes de même amplitude $$kA_mA_p/2$$ aux fréquences $$f_p+f_m$$ et $$f_p-f_m$$

Explication

Le produit des deux cosinus se décompose en deux cosinus de fréquences somme et différence, chacun d’amplitude kAmAp/2kA_mA_p/2. Une raie porteuse à fpf_p n’apparaît pas dans cette décomposition AMDBSP.

17. Quelles raies figurent dans le spectre d’amplitude d’un signal AMDBSP modulé par une sinusoïde ?

Une raie à fpf_p et une raie à fp+fmf_p+f_m
Deux raies aux fréquences fp−fmf_p-f_m et fp+fmf_p+f_m
Deux raies aux fréquences fmf_m et 2fp2f_p
Une raie à fpf_p et deux raies à fp−fmf_p-f_m et fp+fmf_p+f_m

Deux raies aux fréquences $$f_p-f_m$$ et $$f_p+f_m$$

Explication

Le spectre AMDBSP comporte les deux bandes latérales, situées à fp−fmf_p-f_m et fp+fmf_p+f_m. Une raie porteuse à fpf_p est caractéristique de l’AMDBAP, pas de l’AMDBSP.

18. Quel est le but de la démodulation d’un signal AM ?

Récupérer le signal modulant en éliminant la porteuse, qui ne contient pas d’information
Séparer les deux bandes latérales tout en conservant la porteuse comme signal utile
Amplifier la porteuse afin d’augmenter l’information contenue dans le signal transmis
Récupérer la porteuse en éliminant le signal modulant, qui ne contient pas d’information

Récupérer le signal modulant en éliminant la porteuse, qui ne contient pas d’information

Explication

La démodulation vise à retrouver le signal modulant en retirant la porteuse, qui ne porte pas d’information. Conserver la porteuse comme signal utile inverse le rôle des deux composantes.

19. Quelle méthode de démodulation convient à la fois à l’AMDBAP et à l’AMDBSP, tandis que l’autre ne convient qu’à l’AMDBAP ?

Les deux méthodes conviennent à l’AMDBAP, tandis que seule la détection d’enveloppe convient à l’AMDBSP
La détection d’enveloppe convient aux deux, tandis que la démodulation cohérente convient à l’AMDBAP
La détection d’enveloppe convient à l’AMDBSP, tandis que la démodulation cohérente convient à l’AMDBAP
La démodulation cohérente convient aux deux, tandis que la détection d’enveloppe convient à l’AMDBAP

La démodulation cohérente convient aux deux, tandis que la détection d’enveloppe convient à l’AMDBAP

Explication

La démodulation cohérente peut s’utiliser avec l’AMDBAP comme avec l’AMDBSP, alors que la détection d’enveloppe est réservée à l’AMDBAP. La détection d’enveloppe ne permet donc pas de démoduler les deux types.

20. Pourquoi la disponibilité de la porteuse peut-elle poser problème pour la démodulation cohérente d’un signal AMDBSP ?

Parce que l’AMDBSP transmet la porteuse avec une phase inconnue qui empêche toute multiplication
Parce que la détection d’enveloppe exige une porteuse que l’AMDBSP transmet à faible amplitude
Parce que la méthode requiert un signal de porteuse au démodulateur, alors que l’AMDBSP ne transmet pas cette porteuse
Parce que l’AMDBSP transmet deux porteuses latérales que le démodulateur doit éliminer

Parce que la méthode requiert un signal de porteuse au démodulateur, alors que l’AMDBSP ne transmet pas cette porteuse

Explication

La démodulation cohérente suppose que le signal de porteuse soit disponible au démodulateur, mais l’AMDBSP ne transmet pas la porteuse. L’AMDBSP transmet les bandes latérales, et non une porteuse de faible amplitude.

21. Que signifie l’isolation galvanique entre deux circuits électriques ou électroniques ?

Une résistance élevée relie les deux circuits.
Un conducteur commun relie les deux circuits à la masse.
Un filtre atténue les signaux entre les deux circuits.
Aucune liaison conductrice ne relie les deux circuits.

Aucune liaison conductrice ne relie les deux circuits.

Explication

L’isolation galvanique signifie qu’il n’existe pas de liaison conductrice entre les circuits. Une résistance élevée reste une liaison électrique, même si elle limite le courant.

22. Dans quelle situation l’isolation galvanique contribue-t-elle à protéger les personnes ?

Lorsqu’une installation doit maintenir une fréquence de sortie stable.
Lorsqu’un circuit doit augmenter la puissance disponible pour une charge.
Lorsqu’une installation risque de transmettre des tensions dangereuses à l’utilisateur.
Lorsqu’un signal doit être amplifié avant d’atteindre un capteur.

Lorsqu’une installation risque de transmettre des tensions dangereuses à l’utilisateur.

Explication

L’isolation galvanique protège les personnes lorsqu’une installation peut transmettre des tensions dangereuses à l’utilisateur. L’amplification d’un signal, elle, ne constitue pas en soi la fonction de protection décrite.

23. Quelle différence caractérise les deux modes de transmission possibles pour une isolation galvanique ?

La liaison optique transmet par conducteur, tandis que le flux magnétique transmet par résistance.
La liaison optique transmet par la lumière, tandis que le flux magnétique transmet par induction.
La liaison optique transmet par flux magnétique, tandis que le transformateur transmet par lumière.
La liaison optique transmet par variation de fréquence, tandis que le flux magnétique transmet par charge.

La liaison optique transmet par la lumière, tandis que le flux magnétique transmet par induction.

Explication

Une isolation galvanique peut transmettre le signal par la lumière ou par un champ électromagnétique associé à un flux magnétique. La confusion la plus plausible consiste à attribuer au transformateur la transmission optique, alors qu’il utilise le flux magnétique.

24. Quels éléments sont réunis dans le boîtier d’un optocoupleur ?

Un capteur thermique et un élément chauffant reliés par un conducteur commun.
Un émetteur de lumière, généralement une LED, et un récepteur optique comme une photodiode ou un phototransistor.
Un enroulement primaire et un enroulement secondaire séparés par un noyau magnétique.
Un amplificateur de puissance et une résistance servant à régler le courant de sortie.

Un émetteur de lumière, généralement une LED, et un récepteur optique comme une photodiode ou un phototransistor.

Explication

Un optocoupleur réunit un émetteur lumineux, généralement une LED, et un récepteur comme une photodiode ou un phototransistor. Un transformateur comporte des enroulements et un noyau magnétique, mais ce n’est pas la composition d’un optocoupleur.

25. Comment un transformateur transmet-il un signal de son primaire à son secondaire ?

Le courant et la tension du primaire créent un flux dans le noyau, qui induit un signal au secondaire.
La tension du primaire charge le noyau, qui restitue ensuite cette charge au secondaire.
Le courant du primaire circule directement dans le secondaire par un conducteur commun.
Le signal du primaire traverse une résistance qui le reproduit dans le secondaire.

Le courant et la tension du primaire créent un flux dans le noyau, qui induit un signal au secondaire.

Explication

La tension et le courant du primaire génèrent un flux d’induction dans le noyau, lequel induit un signal dans l’enroulement secondaire. Une liaison conductrice directe entre les enroulements ne décrit pas ce mécanisme de transmission.

26. Quelle relation électrique existe entre les enroulements primaire et secondaire d’un transformateur ?

Ils sont reliés par une résistance qui limite le courant transféré.
Ils ne sont reliés par aucune liaison électrique directe.
Ils sont raccordés en série à travers le noyau magnétique.
Ils partagent un conducteur commun reliant leurs bornes de masse.

Ils ne sont reliés par aucune liaison électrique directe.

Explication

Les enroulements primaire et secondaire ne sont reliés par aucune liaison électrique ; le signal passe par induction magnétique. Un conducteur commun entre les circuits contredirait cette séparation électrique.

27. Quel type de grandeurs électriques permet à un transformateur de fonctionner ?

Des grandeurs continues de tension ou de courant, qui maintiennent un flux constant.
Des grandeurs variables au primaire et continues au secondaire, sans induction.
Des grandeurs variables de tension ou de courant, qui produisent un flux magnétique variable.
Des grandeurs continues au primaire et variables au secondaire, sans variation du flux.

Des grandeurs variables de tension ou de courant, qui produisent un flux magnétique variable.

Explication

Un transformateur fonctionne avec des grandeurs variables, qui permettent l’induction par variation du flux magnétique. Des grandeurs continues ne produisent pas le fonctionnement décrit pour cette machine à induction.

28. En quoi l’usage du transformateur de ligne BOURNS LM-NP1001B diffère-t-il de celui d’un transformateur d’alimentation ?

Il est conçu pour transmettre des signaux plutôt que pour transférer une grande quantité d’énergie.
Il est conçu pour fournir une grande quantité d’énergie plutôt que pour transmettre des signaux.
Il est conçu pour convertir une tension continue plutôt que pour transmettre des signaux.
Il est conçu pour mesurer un flux magnétique plutôt que pour alimenter une charge.

Il est conçu pour transmettre des signaux plutôt que pour transférer une grande quantité d’énergie.

Explication

Le BOURNS LM-NP1001B est un transformateur de ligne destiné à transmettre des signaux, et non à transférer beaucoup d’énergie. Un transformateur d’alimentation se distingue précisément par son rôle de transfert d’énergie.

29. Quel est l’objectif général de la régulation industrielle ?

Maintenir une grandeur physique à régler égale à une valeur désirée appelée consigne.
Faire varier la consigne afin de suivre les fluctuations d’une grandeur mesurée.
Amplifier une grandeur physique avant de la transmettre à un dispositif de mesure.
Isoler électriquement les organes de commande des éléments du processus.

Maintenir une grandeur physique à régler égale à une valeur désirée appelée consigne.

Explication

La régulation industrielle met en œuvre des moyens matériels et techniques pour maintenir une grandeur physique à la valeur désirée, appelée consigne. Modifier la consigne selon la mesure décrit plutôt une situation d’asservissement.

30. Quels organes composent toute chaîne de régulation ?

Un organe de régulation, un organe d’isolement et un organe de signalisation.
Un organe de mesure, un organe de protection et un organe d’alimentation.
Un organe de mesure, un organe de régulation et un organe de contrôle.
Un organe de commande, un organe de transmission et un organe de puissance.

Un organe de mesure, un organe de régulation et un organe de contrôle.

Explication

Toute chaîne de régulation comprend un organe de mesure, un organe de régulation et un organe de contrôle. Un organe de protection ou d’alimentation peut exister dans une installation, mais ne remplace pas cette composition fonctionnelle.

31. En boucle fermée, comment le régulateur corrige-t-il l’écart entre la mesure et la consigne ?

Il compare la mesure à la consigne et commande l’organe de contrôle pour agir sur le processus.
Il fixe la commande à l’avance sans tenir compte de la mesure du processus.
Il modifie la consigne pour qu’elle corresponde à la mesure observée.
Il transmet directement la mesure à l’organe de contrôle sans comparaison.

Il compare la mesure à la consigne et commande l’organe de contrôle pour agir sur le processus.

Explication

En boucle fermée, le régulateur compare la mesure à la consigne, puis commande l’organe de contrôle afin d’agir sur le processus et de corriger l’écart. Une commande fixée sans retour de mesure correspond au principe de la boucle ouverte.

32. Quelle différence distingue le comportement de régulation de celui d’asservissement ?

En régulation, la mesure reste constante ; en asservissement, l’organe de contrôle varie sans consigne.
En régulation, la consigne reste constante et une perturbation varie ; en asservissement, l’opérateur modifie la consigne.
En régulation, l’opérateur modifie la consigne ; en asservissement, la consigne reste constante et une perturbation varie.
En régulation, le processus est en boucle ouverte ; en asservissement, il est nécessairement en boucle fermée.

En régulation, la consigne reste constante et une perturbation varie ; en asservissement, l’opérateur modifie la consigne.

Explication

En comportement de régulation, la consigne reste constante tandis qu’une entrée perturbatrice varie ; en asservissement, l’opérateur modifie la consigne. La distinction ne se définit pas par le fait que l’un serait en boucle ouverte et l’autre en boucle fermée.

33. Un régulateur compare une mesure M(t)M(t) à une consigne C(t)C(t). Comment définit-on l’écart ε(t)\varepsilon(t) ?

ε(t)=M(t)−C(t)\varepsilon(t)=M(t)-C(t)
ε(t)=M(t)+C(t)\varepsilon(t)=M(t)+C(t)
ε(t)=C(t)−M(t)\varepsilon(t)=C(t)-M(t)
ε(t)=M(t)C(t)\varepsilon(t)=\frac{M(t)}{C(t)}

$$\varepsilon(t)=M(t)-C(t)$$

Explication

L’écart est défini comme la mesure moins la consigne. Inverser la soustraction donne un écart de signe opposé, et non la convention donnée ici.

34. Si le gain d’un régulateur est multiplié par deux, que devient sa bande proportionnelle selon la relation entre ces deux grandeurs ?

Elle est divisée par deux.
Elle est multipliée par deux.
Elle reste inchangée.
Elle augmente de deux points de pourcentage.

Elle est divisée par deux.

Explication

La bande proportionnelle est inversement liée au gain, puisque BP%=100GrBP\%=\frac{100}{G_r}. Une bande proportionnelle directement proportionnelle au gain serait une interprétation erronée de cette relation.

35. Que risque-t-on en augmentant excessivement le gain de l’action proportionnelle ?

La disparition de toute variation pendant le régime transitoire.
Une insensibilité accrue aux variations de la mesure.
L’élimination de l’écart statique sans action intégrale.
Des oscillations susceptibles de compromettre la stabilité.

Des oscillations susceptibles de compromettre la stabilité.

Explication

Un gain proportionnel élevé peut engendrer des oscillations et compromettre la stabilité, même si l’action proportionnelle accélère la réponse et réduit l’écart résiduel. L’élimination de l’écart statique relève de l’action intégrale, pas de l’action proportionnelle seule.

36. Une boucle conserve un écart statique après l’action proportionnelle. Quelle action permet de l’éliminer, avec quel risque si elle est trop forte ?

La bande proportionnelle, qui peut rendre la boucle instable si son dosage est excessif.
L’action intégrale, qui peut rendre la boucle instable si son dosage est excessif.
L’action dérivée, qui peut rendre la boucle instable si son dosage est excessif.
L’action proportionnelle, qui peut rendre la boucle instable si son dosage est excessif.

L’action intégrale, qui peut rendre la boucle instable si son dosage est excessif.

Explication

L’action intégrale élimine l’écart statique et un dosage excessif peut déstabiliser la boucle. L’action proportionnelle seule réduit l’écart résiduel, mais ne l’élimine pas nécessairement.

37. Quel est l’objectif de l’identification expérimentale d’un processus à partir de signaux enregistrés ?

Déterminer une consigne qui annule toute perturbation du processus.
Choisir directement les paramètres d’un régulateur sans décrire le processus.
Mesurer uniquement le comportement statique à partir du signal de sortie.
Trouver une fonction de transfert représentant son comportement statique et dynamique.

Trouver une fonction de transfert représentant son comportement statique et dynamique.

Explication

L’identification expérimentale vise à obtenir une fonction de transfert qui représente les comportements statique et dynamique à partir des signaux d’entrée et de sortie. Une description limitée au comportement statique ne remplit pas cet objectif complet.

38. Pour identifier un processus stable par la méthode de Broïda, dans quelle configuration travaille-t-on et à quel modèle assimile-t-on sa réponse indicielle ?

En boucle ouverte, à un modèle du premier ordre avec retard pur.
En boucle fermée, à un modèle du premier ordre avec retard pur.
En boucle ouverte, à un modèle du second ordre sans retard pur.
En boucle fermée, à un modèle du second ordre sans retard pur.

En boucle ouverte, à un modèle du premier ordre avec retard pur.

Explication

La méthode de Broïda identifie en boucle ouverte un processus stable en assimilant sa réponse indicielle à celle d’un premier ordre avec retard pur. La boucle fermée caractérise ici la procédure de réglage de Ziegler et Nichols, et non l’identification de Broïda.

39. Lors d’une réponse indicielle, la sortie passe de YiY_i à YfY_f tandis que l’entrée passe de EiE_i à EfE_f. Quelle relation donne le gain statique ?

K=Yf−YiEf+EiK=\frac{Y_f-Y_i}{E_f+E_i}
K=Yf−YiEf−EiK=\frac{Y_f-Y_i}{E_f-E_i}
K=Yf+YiEf−EiK=\frac{Y_f+Y_i}{E_f-E_i}
K=Ef−EiYf−YiK=\frac{E_f-E_i}{Y_f-Y_i}

$$K=\frac{Y_f-Y_i}{E_f-E_i}$$

Explication

Le gain statique est le rapport de la variation de sortie à la variation d’entrée. Le rapport inverse mesure l’inverse de ce gain et ne correspond pas à sa définition.

40. Quelle forme de fonction de transfert représente le modèle de Broïda, avec un gain statique KK, un retard pur τ\tau et une constante de temps TT ?

H(p)=K11+Tp+τpH(p)=K\frac{1}{1+Tp+\tau p}
H(p)=K1+Tpe−τpH(p)=K\frac{1+Tp}{e^{-\tau p}}
H(p)=Ke−Tp1+τpH(p)=K\frac{e^{-Tp}}{1+\tau p}
H(p)=Ke−τp1+TpH(p)=K\frac{e^{-\tau p}}{1+Tp}

$$H(p)=K\frac{e^{-\tau p}}{1+Tp}$$

Explication

Le modèle associe le facteur de retard pur e−τpe^{-\tau p} au dénominateur du premier ordre 1+Tp1+Tp, le tout multiplié par KK. Échanger TT et τ\tau attribuerait au retard et à la constante de temps des rôles différents.

41. Lors d’un réglage de Ziegler et Nichols en boucle fermée, quelle procédure permet d’atteindre des oscillations non amorties ?

Employer les actions proportionnelle et dérivée et appliquer une perturbation en rampe.
Employer les actions proportionnelle et intégrale et appliquer une perturbation en échelon.
Employer l’action proportionnelle seule et mesurer une réponse indicielle en boucle ouverte.
Employer l’action proportionnelle seule et appliquer une perturbation en échelon.

Employer l’action proportionnelle seule et appliquer une perturbation en échelon.

Explication

La procédure en boucle fermée utilise l’action proportionnelle seule et une perturbation en échelon jusqu’à obtenir des oscillations non amorties. Une réponse indicielle en boucle ouverte correspond à l’approche d’identification de Broïda, et non à cette procédure de réglage.

42. Avec un gain critique GrcG_{rc} et une période d’oscillation ToscT_{osc}, quels réglages de Ziegler et Nichols sont proposés ?

Gr=Grc2,Ti=Tosc2,Td=Tosc8G_r=\frac{G_{rc}}{2},\quad T_i=\frac{T_{osc}}{2},\quad T_d=\frac{T_{osc}}{8}
Gr=0.6Grc,Ti=Tosc2,Td=Tosc8G_r=0.6G_{rc},\quad T_i=\frac{T_{osc}}{2},\quad T_d=\frac{T_{osc}}{8}
Gr=0.6Grc,Ti=Tosc2,Td=Tosc4G_r=0.6G_{rc},\quad T_i=\frac{T_{osc}}{2},\quad T_d=\frac{T_{osc}}{4}
Gr=0.6Grc,Ti=Tosc8,Td=Tosc2G_r=0.6G_{rc},\quad T_i=\frac{T_{osc}}{8},\quad T_d=\frac{T_{osc}}{2}

$$G_r=0.6G_{rc},\quad T_i=\frac{T_{osc}}{2},\quad T_d=\frac{T_{osc}}{8}$$

Explication

Les réglages proposés fixent le gain à 0.6Grc0.6G_{rc}, le temps intégral à la moitié de la période et le temps dérivé à son huitième. Intervertir les fractions de TiT_i et TdT_d attribue à ces deux paramètres des valeurs incorrectes.

43. Lors de l’identification en boucle ouverte du banc, quelle procédure permet d’estimer les caractéristiques dynamiques du système ?

Modifier le débit de sortie et mesurer la pression dans la conduite.
Imposer une oscillation à la pompe et relever uniquement le niveau final.
Appliquer un échelon de puissance à la pompe et mesurer la hauteur d’eau.
Faire varier la consigne en mode automatique et mesurer le courant du variateur.

Appliquer un échelon de puissance à la pompe et mesurer la hauteur d’eau.

Explication

L’échelon de puissance appliqué à la pompe et la mesure de la hauteur d’eau servent à estimer le gain statique, le retard pur et la constante de temps. Une variation de consigne en mode automatique correspond à une autre démarche, et ne décrit pas l’identification en boucle ouverte indiquée ici.

44. Pour régler le PID par la méthode de Ziegler et Nichols, que fait-on après avoir stabilisé la mesure et réglé la consigne sur cette mesure ?

On passe en mode automatique et on augmente le gain jusqu’à obtenir des oscillations d’amplitude constante.
On applique un échelon en boucle ouverte et on calcule le retard à partir de la hauteur d’eau.
On active les actions intégrale et dérivée, puis on réduit le gain jusqu’à supprimer les oscillations.
On passe en mode manuel et on augmente la puissance jusqu’à stabiliser définitivement le niveau.

On passe en mode automatique et on augmente le gain jusqu’à obtenir des oscillations d’amplitude constante.

Explication

La méthode décrite consiste ensuite à passer en mode automatique et à ajuster le gain jusqu’à l’apparition d’oscillations d’amplitude constante. L’application d’un échelon en boucle ouverte relève de l’identification du système, et non de cette étape de réglage du PID.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 89 flashcards sur Isolation et régulation de niveau.

Quelle équation exprime la condition d’oscillation de Barkhausen ?

A(jω)β(jω)=1A(j\omega)\beta(j\omega)=1

Que représente AA dans la condition de Barkhausen ?

La transmittance de la chaîne directe.

Que fixe l’argument de A(jω)β(jω)A(j\omega)\beta(j\omega) ?

La fréquence d’oscillation.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Isolation et régulation de niveau.

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