Un contrôleur adaptatif est un contrôleur qui évalue en permanence ses propres performances dans la régulation des processus industriels pour atteindre des objectifs spécifiques, et s’ajuste pour mieux atteindre ces objectifs. Un exemple serait un processus de cuisson d’aliments commercial où le maintien d’une température de cuisson précise est essentiel pour produire constamment un produit de haute qualité. La variabilité du produit en cours de transformation, ou de l’usine de transformation elle-même, compromet cette cohérence. Une telle variabilité peut être soit prédite, soit imprévue. Des systèmes de contrôle adaptatifs ont été développés pour traiter l’un ou les deux types.
Il existe deux groupes de contrôle de point de consigne, où le point de consigne, ou la valeur de fonctionnement souhaitée, et la variable de processus, la valeur réelle, sont comparés, ce qui donne une décision de sortie. Le premier est le contrôle marche-arrêt traditionnel tel que celui utilisé dans les thermostats domestiques, où la chaleur est allumée ou éteinte. Le deuxième type est le contrôle des gaz, le même type utilisé pour contrôler la vitesse d’une automobile en appliquant proportionnellement plus ou moins de puissance à travers l’accélérateur. Le contrôle proportionnel-intégral-dérivé (PID) ou à trois modes est l’algorithme le plus couramment utilisé par les contrôleurs de processus pour exécuter une action de contrôle de limitation. En bref, un contrôleur PID fournit une intervention immédiate, à long terme et anticipée pour manipuler un actionneur de commande, tel qu’un papillon des gaz, pour que la variable de processus soit égale au point de consigne souhaité et qu’elle y reste.
Alors que les premières stratégies de contrôleur adaptatif ont été développées pour les systèmes de pilotage automatique de l’aviation et les premiers véhicules spatiaux, les utilisations les plus prolifiques du contrôle adaptatif ont été dans le domaine du contrôle des processus industriels et dans les transports. Avec l’utilisation généralisée des micro-ordinateurs, le contrôle adaptatif a également trouvé sa place dans les systèmes quotidiens axés sur les consommateurs. Le régulateur de vitesse automobile en est un exemple.
Les régulateurs de vitesse augmentent l’étranglement PID avec des réglages de réglage adaptatifs. Si un conducteur règle le régulateur de vitesse sur 60 mph (96.5 km/h), le système détecte en permanence la vitesse réelle, la compare avec le point de consigne de 60 mph (96.5 km/h) et module l’accélérateur pour maintenir la vitesse. Ce système est conçu pour fonctionner de manière constante sur un terrain plat.
Si la même automobile tractait une remorque, montait une pente raide ou faisait face à un vent contraire, le modèle PID nécessiterait un réglage plus agressif pour lui permettre de toujours fournir la même réactivité relative aux conditions changeantes tout en maintenant la vitesse de croisière réelle constante. La section adaptative du contrôleur détecterait le changement de réactivité et ajusterait le réglage PID de manière agressive pour maintenir une vitesse constante. Ceci est imprévisible, car l’ajustement est purement basé sur la réactivité du système.
Un contrôleur adaptatif de variabilité prédite est préprogrammé pour modifier son réglage PID avec une variable connue. Par exemple, ce type de contrôleur adaptatif pourrait être utilisé dans un contrôle de chauffage sur un processus industriel qui devient normalement et prévisible exothermique à un moment donné au cours de son exécution. Les contrôleurs adaptatifs aident les systèmes industriels, de transport et grand public à faire face à la variabilité sous toutes ses formes.