Structure d'un système asservi

Un grille-pain classique fonctionne en chaîne directe : l'utilisateur règle une durée, le grille-pain chauffe pendant ce temps, sans jamais vérifier la couleur réelle du pain. Un système de chauffage à thermostat, lui, boucle en permanence sa commande sur une mesure réelle.

La chaîne directe (boucle ouverte)

Dans une chaîne directe, la commande part de la consigne, traverse le système, et produit une sortie, sans aucun retour d'information vers l'entrée.

Bloc	Rôle
Consigne	Valeur souhaitée pour la sortie
Système	Produit la sortie à partir de la commande reçue
Sortie	Résultat obtenu, jamais comparé à la consigne

Cette structure simple ne corrige jamais un écart, même si un aléa vient perturber le fonctionnement du système.

La chaîne bouclée (boucle fermée)

Dans une chaîne bouclée, un capteur mesure la sortie réelle et la renvoie vers un comparateur, qui la confronte à la consigne pour ajuster la commande en continu.

Bloc	Rôle
Comparateur	Calcule l'écart : consigne moins mesure
Correcteur	Transforme l'écart en une commande destinée à le réduire
Système	Produit la sortie réelle à partir de la commande
Capteur	Mesure la sortie et la renvoie vers le comparateur

Cette boucle se répète en continu : à chaque instant, un nouvel écart est calculé et une nouvelle commande est produite, jusqu'à ce que l'écart devienne négligeable.

Le rôle central du comparateur

Le comparateur est l'élément qui rend la boucle fermée possible. Il calcule à chaque instant l'écart entre ce qui est souhaité, la consigne, et ce qui est réellement obtenu, la mesure.

Cet écart, positif ou négatif, indique au correcteur dans quel sens et avec quelle intensité ajuster la commande.

Comparer les deux structures

Critère	Chaîne directe	Chaîne bouclée
Vérification du résultat	Absente	Continue, via le capteur de retour
Robustesse face aux perturbations	Faible	Élevée
Complexité de mise en œuvre	Faible	Plus élevée (capteur, comparateur, correcteur)
Coût	Généralement plus faible	Généralement plus élevé

Exemple de référence

Un ventilateur à vitesse fixe fonctionne en chaîne directe : sa vitesse dépend uniquement de la tension appliquée, sans mesure réelle. Un ventilateur à régulation de vitesse mesure en continu sa vitesse réelle et ajuste la tension appliquée pour maintenir la consigne, malgré les variations de charge liées à l'encrassement du filtre.

L'essentiel

Chaîne directe : commande calculée sans retour d'information, sensible aux aléas.
Chaîne bouclée : capteur, comparateur et correcteur forment une boucle qui corrige en continu.
Le comparateur calcule l'écart entre consigne et mesure, base de toute correction.
La boucle fermée offre une meilleure robustesse, au prix d'une complexité et d'un coût plus élevés.

Exercice : effet du gain d'un correcteur proportionnel sur un four industriel