De la conception d'un automate à la démarche d'intégration
Introduction à la mécatronique

Dès la naissance des systèmes mécaniques, la nécessité de régulation du système est apparue. En effet, pour maintenir un feu allumé ou surveiller la cuisson d'un aliment, il faut être attentif et intervenir avec mesure au bon moment, ce que l'on peut traduire par le terme de régulation ou de rétroaction à l'aide d'un moyen automatique.

Le besoin de maintenir constantes des grandeurs physiques est donc apparu très tôt. Dans les clepsydres (au temps des Grecs), il était nécessaire de réguler un débit d'eau pour représenter l'écoulement du temps ; dans les premiers fours, c'est la température que l'on a souhaité maintenir constante ; dans les moulins, c'est la position des ailes par rapport au vent et la vitesse de rotation des meules qui ont fait l'objet de systèmes de régulation.

Avec l'arrivée de la révolution industrielle, les sources d'énergie, comme les machines à vapeur au XVIII^e siècle, puis les turbines hydrauliques au XIX^e siècle, provoquent une forte demande dans le domaine des techniques de régulation de vitesse.

Les premiers régulateurs ont été des régulateurs mécaniques : par exemple, le régulateur de vitesse centrifuge à boules de Watt, inventé en 1787, qui a été utilisé sur toutes les machines à vapeur des grands ateliers de filature, est devenu un organe indispensable des machines de cette époque (figure 1).

À partir de la fin du XIX^e et du début du XX^e siècle, les régulateurs se développent sous deux formes : électrique et pneumatique. Puis l'électricité et l'électronique, au milieu du XX^e siècle, ont apporté une grande nouveauté par rapport aux premiers systèmes mécaniques, il s'est agi de leur capacité à traiter les signaux électriques. Par exemple, dans les systèmes de régulation, on considère l'écart entre la valeur de la grandeur régulée et la valeur souhaitée pour lui appliquer un algorithme de traitement. Avec des moyens mécaniques, il s'est avéré extrêmement compliqué d'appliquer à ces grandeurs des opérateurs mathématiques tels que l'amplification, la dérivation ou l'intégration. Avec l'avènement de l'électronique durant la première moitié du XX^e siècle, les outils de traitement de l'information ont imposé leur souplesse...