Via Automation - petit tour d'horizon du contrôle automatique
L'hiver dernier s'est déroulée la « semaine Nobel » annuelle à Stockholm, une semaine consacrée à la commémoration et à la célébration de la science (1). Dans le cadre des célébrations Nobel, des conférences ont été données par des lauréats sur des sujets allant du système immunitaire à la mécanique quantique. Dans le cadre de cette semaine et afin de prolonger les célébrations, la ville a également organisé un grand festival de lumières, présentant des lasers et des techniques de projection sur des bâtiments à la pointe de la technologie (2). Voir par exemple la photo ci-dessous, prise dans le centre-ville.
Lorsque nous parlons de science et de technologie en général, les thèmes présentés par les lauréats sont en effet ceux qui viennent immédiatement à l'esprit, mais ce n'est peut-être pas le cas pour quelqu'un qui a suivi une formation en contrôle automatique. Revenons à la photo ci-dessus et examinons cette énigme plus en détail.
À droite du spectacle lumineux bleuâtre, on aperçoit le Norrström, un fleuve très court, qui présente un intérêt particulier pour la raison suivante. Stockholm est entourée d'une grande quantité d'eau, notamment le lac Mälaren à l'ouest et la mer Baltique à l'est. Le lac est la principale source d'eau douce, mais après des périodes de fortes pluies ou de fonte des neiges, il arrive que l'excès d'eau doive être évacué. En principe, cela peut se faire par le biais de la connexion, via Stockholm, à l'océan. Cependant, le lac se trouve à un peu moins de 70 cm au-dessus du niveau de la mer, ce qui signifie que dans certaines conditions météorologiques, l'eau salée pourrait refluer dans le lac, avec toutes sortes de conséquences que nous aimerions éviter. Comme il n'est pas possible d'entourer complètement le lac, un système de régulation a été mis en place en 1943. Ici, la régulation est notamment assurée par des écluses, dont la stratégie de contrôle est basée sur des données et des modèles mathématiques météorologiques et hydrologiques en constante amélioration (3).
Le « schéma fonctionnel » suivant, qui se trouve dans un rapport de l'Institut suédois de météorologie et d'hydrologie (SMHI), montre cette régulation:
Dans le schéma fonctionnel ci-dessus, on observe un régulateur (Reglering) qui interagit avec le niveau d'eau du lac (Mälarens vattennivå) et de l'océan (Havsnivå). En effet, la rivière Norrström fait partie de ce « système en boucle fermée », reliant le lac à l'océan. Ce type de schémas fonctionnels est au cœur du domaine de la théorie du contrôle, et nous les reverrons dans de futurs articles lorsque nous aborderons plus en détail la « rétroaction » (4).
Enfin, il convient de mentionner que ce système de régulation est concentré à Slussen et qu'il n'a cessé d'évoluer depuis la première écluse installée par la reine Christine dès 1642. La dernière version de l'écluse est conçue pour s'adapter de manière robuste au changement climatique (5), ce qui est fascinant du point de vue du contrôle automatique.
Aussi intéressant que soit ce système de régulation de l'eau, si tout se passe bien, comme c'est le cas, la plupart d'entre nous ne remarqueront pas la présence d'un système de contrôle aussi crucial. Il s'agit là d'une caractéristique commune aux systèmes de contrôle, comme cela a été clairement souligné non loin d'ici.
À savoir, Karl Johan Åström, professeur à Lund en Suède et l'une des figures de proue dans notre domaine, a décrit le contrôle automatique comme une technologie cachée dans son article de synthèse publié en 1999 (6). This description became very popular afterwards, with good reason. For instance, automatic control applies to virtually any field of science and engineering, and is largely an enabler, yet, it is rarely the end goal itself.
Cette description est ensuite devenue très populaire, à juste titre. Par exemple, le contrôle automatique s'applique à pratiquement tous les domaines de la science et de l'ingénierie, et constitue en grande partie un catalyseur, mais il est rarement l'objectif final en soi.
La meilleure raison, comme l'a souligné Robert Bitmead, autre figure influente dans notre domaine, peut être résumée ainsi : « Plus un système de contrôle fonctionne parfaitement, moins on le remarque. » (7)
C'est ce que nous avons essayé d'illustrer ci-dessus, et ce problème précis doit être mis en contraste avec les démonstrations robotiques visuellement impressionnantes et autres ; de nombreux systèmes de contrôle passent inaperçus, de par leur conception.
Aujourd'hui, au sein du NCCR Automation et d'autres consortiums de recherche similaires, nous travaillons à faire progresser ce domaine. Pour replacer ces développements dans leur contexte, il est important de voir ce dont nous disposons déjà, mais cela peut s'avérer compliqué, en particulier pour les nouveaux venus, car une partie de ces développements est en effet « cachée ». Ainsi, afin d'accueillir les nouveaux venus et de présenter notre domaine qui nous tient tant à cœur, nous souhaitons expliquer plusieurs thèmes essentiels du contrôle automatique dans une courte série d'articles et montrer que ce domaine est en réalité omniprésent et loin d'être mystérieux.
Le mois dernier, je me suis promené à Stockholm, mais dans les semaines à venir, je vous emmènerai faire une petite randonnée à travers la Suisse. Nous explorerons la Via Automation, en discutant des vaches, des gondoles, du café et bien plus encore.
(1) https://www.nobelprize.org/ceremonies/nobel-week-2025/
(2) https://www.nobelprizemuseum.se/en/nobel-week-lights/ La première image de cet article montre la « géométrie divine », voir
https://www.nobelprizemuseum.se/en/nobel-week-lights/festival-2025/divine-geometry /
(3) https://miljobarometern.stockholm.se/content/docs/tema/klimat/Malaren/SMHI Forslag-ny -reglering-Malaren-rapport-2011.pdf
Voir page 13 pour plus d'informations sur leurs stratégies de contrôle.
(4) Si vous ne pouvez pas attendre, écoutez https://www.incontrolpodcast.com/1632769/episodes/18193180-ep38-incontrol-guide-to-feedback
(6) https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/9781447108535_1.pdf
À la page 1 « Les systèmes de contrôle automatique sont aujourd'hui omniprésents. On les trouve pratiquement partout dans nos maisons, dans l'industrie, dans les systèmes de communication, dans tous les types de véhicules et dans les instruments scientifiques. Les systèmes de contrôle deviennent de plus en plus essentiels, et une défaillance du système de contrôle entraînera donc une défaillance du système. Malgré cela, on ne parle pas beaucoup du contrôle automatique. Il est donc approprié de qualifier cette technologie de technologie cachée. »
