AUTOMATIQUE

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Vue d'ensemble

Systèmes bouclés

Une distinction fondamentale est à opérer entre « commande en boucle ouverte » et « commande en boucle fermée ». Commander un système en boucle ouverte, c'est agir en aveugle, sans tenir compte des résultats de son action. Lorsqu'on connaît parfaitement un chemin, on dit parfois qu'on pourrait le faire « les yeux fermés ». Et il est vrai que si l'on avait une connaissance parfaite du monde, on pourrait commander en boucle ouverte tous les systèmes qui en font partie. Mais la connaissance que l'on a des choses est imparfaite ; à chaque coin de rue et même à chaque pas, des aléas peuvent se produire qui rendent nécessaire de constater à tout moment ce qui advient, et (grâce à un repère visuel ou à un plan) de corriger l'action entreprise à partir de la réalité qui s'actualise instant après instant. De même, il ne suffit pas à un pilote d'afficher le cap une fois pour toutes pour conduire l'avion ou le navire à destination : en fonction d'aléas tels que le vent, il est amené à corriger aussi souvent que possible la dérive qui s'est produite (c'est du reste le rôle du « pilote automatique » quand celui-ci est en fonctionnement). La part la plus importante de l'automatique est l'art (ou la science) de cette correction incessante, appelée en anglais un feedback et en français une « rétroaction », un « bouclage » ou un « asservissement » (ce dernier terme, sans connotation péjorative). On le voit sur ces exemples, un bouclage vient modifier, pour la rendre viable, une stratégie a priori dont la mise au point est souvent désignée en automatique par le vocable « planification de trajectoire » (cf. chap. 3).

Les systèmes bouclés se rencontrent partout dans la nature, et en particulier dans tout organisme vivant. Pour que la température interne du corps humain se maintienne à 37 0C quelle que soit la température extérieure, il faut bien que des mécanismes de régulation soient à l'œuvre ; il en va de même pour toutes les grandeurs qui doivent être maintenues constantes (pH du sang, taux d'hémoglobine, etc.). Dans la société également, toutes sortes de rétroactions sont présentes pour éviter, dans la mesure du possible, que celle-ci ne parte à la dérive (modification des taux d'intérêt, aide aux entreprises, aux chômeurs, etc.). Néanmoins, la science qui étudie les systèmes bouclés de manière générale et systématique est, à l'exclusion de toute autre, l'automatique.

L'une des difficultés majeures que l'on rencontre avec les systèmes bouclés est la possible instabilité de ceux-ci. Disons en première approximation qu'un système est stable lorsque toutes ses variables convergent vers des valeurs finies, dites « valeurs d'équilibre », et instable lorsqu'il n'en est pas ainsi (cf. équations différentielles) ; plus de précisions concernant la stabilité, notion essentielle en automatique, figurent également au chapitre 3. Il existe certes des systèmes en boucle ouverte instables, mais ce sont des cas relativement rares : les avions de nouvelle génération, un alternateur débitant de la puissance vers un centre de consommation éloigné, une fusée au moment du décollage, etc. En revanche, rien de plus banal que de rendre instable un système par un bouclage maladroit. Que l'on songe à un jeune enfant qui s'évertue à prendre une douche : l'eau est-elle froide, il veut la tiédir mais ouvre trop grand le robinet d'eau chaude, et reçoit de l'eau brûlante ; par réaction et excès inverse, il est aspergé d'eau glacée, et ainsi de suite. L'erreur ici est double : l'action effectuée est trop tardive (il ne faut pas attendre que l'eau soit glacée pour modifier le réglage) et trop brutale (les robinets doivent être actionnés plus doucement). L'instabilité d'un système bouclé est souvent due à l'une ou l'autre de ces erreurs.

Systèmes à événements discrets

La manière adéquate de décrire un système est essentiellement affaire de point de vue. Considérons le T.G.V. Paris-Grenoble (exemple qui se veut plus pédagogique que réaliste). Pour l'agent chargé de surveiller le trafic ferroviaire, l'important est de savoir à un moment donné si ce train a ou n'a pas dépassé Lyon, s'il roule ou stationne dans une gare, s'il est engagé ou non sur la voie prévue, s'il est ou non l'objet d'une panne, etc. Chacun de ces « états » xi (i appartenant à un ensemble d'indices I) peut être représenté par un 0 ou un 1 et l'état global du système est la suite des xi (qui est dite finie lorsque I est un ensemble [...]

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Écrit par :

  • : professeur des Universités
  • : professeur titulaire de chaire (Chaire d'automatisme industriel, Conservatoire national des arts et métiers)

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Pour citer l’article

Hisham ABOU-KANDIL, Henri BOURLÈS, « AUTOMATIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 11 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/automatique/