Oui, car comme monsieur Jourdain, nous bouclons des tas de choses sans vraiment en prendre conscience.
Un exemple : conduire une voiture consiste à se déplacer sur un terrain long et étroit nommé route, sur une voie éventuellement matérialisée par de la peinture au sol. La consigne, c'est le milieu de la voie, les capteurs ce sont nos yeux, l'actionneur c'est le volant. Dès que la trajectoire s'écarte de la consigne, le conducteur (qui fait partie de la boucle) compense, mais avec souplesse et anticipation (PID). Il restera toujours un petit écart car notre gain n'est pas infini. De plus, il faut introduire la notion de bande passante, c'est à dire notre temps de réponse aux écarts instantanés et, pour le long terme, la précision de notre vision et de la cinématique de direction de la voiture.
L'imprécision stochastique qui fait frétiller la voiture autour de la consigne est souvent nommé cycle limite.
L'écart résiduel est souvent nommé "traînage", il est inversement proportionnel au gain de boucle.
Remarque : ce gain s'effondre littéralement quand le conducteur a picolé. .
En gros, il n'y a que 3 éléments à considérer : le capteur (yeux), le pid (pilote), l'actionneur (volant+roues).
Tous les éléments perturbants (vent, glissade, réaction centrifuge, jeux mécaniques...) sont secondaires car inclus dans la boucle. Bien entendu, si la perturbation est trop importante : sortie de route.
Remarque importante sur la fonction pid. Dans un asservissement mécanique, faut tenir compte de l'inertie car si on se contente d'une action proportionnelle, le recalage dépassera la consigne et induira une instabilité, c'est à dire une oscillation à la fréquence propre (résonance de boucle).
Il faut converger vers la consigne en respectant si possible l'amortissement critique, c'est à dire la 2ième courbe en partant du bas. Le pid devra donc posséder une action différentielle (une avance de phase) afin de compenser l'intégration (le retard) dû à l'inertie mécanique. Il y a des méthodes pour analyser le comportement spectral d'une boucle : diagramme de Nyquist, Black Nichols etc...
Une roue a un asservissement à double boucle, une boucle lente associée aux accéléromètres (utilisés en inclinomètres) et une boucle rapide associée aux capteurs gyromètriques (rotation angulaire), cette dernière fait office d'avance de phase puisque par nature elle détecte les variations.
Tant que les boucles n'arrivent pas à annuler l'inclinaison, elles feront croître la vitesse de rotation moteur et le courant... quand le pwm à 100% est atteint, il est maintenu mais la roue plonge. Les bons pilotes arrivent à rattraper cet écart croissant, si non, pouf. Si le pilote réagit vite, la coque pourra annuler l'inclinaison ce qui fera décroître le pwm. Ce taux de charge pwm est une conséquence, pas une cause, l'asservissement ne s'en occupe qu'indirectement.