ANALYSERETEXPERIMENTERLESSYSTEMES-TD Page1/10
Enginsous-marinautonomed’inspectionPrésentationdusystème:Le sous-marin autonomed’inspection, objet de cette étude, estdéveloppéparlasociétéECA,localiséeàToulon(Var),spécialiséedans la robotique terrestre et sous-marine pour lesenvironnements hostiles où l’homme ne peut pas intervenirdirectement.L’ALISTAR3000estunenginsous-marinautonomequientredansla catégorie des « AUV » (Autonomus Underwater Vehicle)capable d’effectuer une grande variété de tâches d’inspection sur les champs pétrolifères Offshore jusqu’à uneprofondeurde3000m.Unefois lamissiond’inspectionétablieetprogrammée, iloffre lapossibilitéderecueillirdesdonnéesvidéo(caméra)etsonars(latéraletàbalayage)desinstallationssous-marinesvisitées(pipeline,têtedepuits,…).Leprofild’unemissiontypedecesous-marinsedécomposeparl’enchainementtemporeldecinqphasesdistinctes:
1.unephasedepréparationdusous-marinetdemiseàl’eau;2.unephasededescenteafinderejoindrelepointdedépartdesontravaild’inspection;3.unephased’inspection(contrôledel’étatgénéraldupipeline);4.unephasederemontéeàlasurface;5.unephasederécupérationdusous-marin.
Poursedéplacer,l’ALISTARestpourvude8propulseurs:4propulseursprincipauxarrière,2propulseurslatérauxavantet arrière et 2 propulseurs verticaux gauche et droite. Cette structure assure une excellente manoeuvrabilité dansl’espace.
Analyseretexpérimenterlessystèmes MPSI/PCSIIngénierieSystèmes–TravauxDirigésn°1
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page2/10
L’ALISTAR peut être commandé soit par un guidage automatique soit par une commande de typemanuel (joystick).Dans le cas autonome, des consignes de pilotage préalablement définies sont fournies au système de commande.Différents capteurs (Doppler vitesse, gyro, compas, profondimètre, altimètre, GPS) renseignent le système decommande sur le déplacement de l’ALISTAR. La caméra et le sonar permettent de recueillir les informations sur lepipeline,cesinformationssontcommuniquéesàl’utilisateurvial’antenne.Lesystèmedecommandetraitel’ensembledesinformationspourélaborerlesconsignesdepilotagedurépartiteurdepoussée.Chaquepropulseurestalorspilotéindividuellementpourdirigerl’ALISTAR.Danslecadredel’inspectiond’unpipeline, il est par exemple nécessaire que l’ALISTAR se déplace à vitesse constante et à une distance constante dupipeline.
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page3/10
ANALYSEFONCTIONNELLEàl’aidedulangageSysml:Q1:Compléterlediagrammed’exigenceaveclessousexigencesetlesliensmanquants.
Q2:Identifier(parunecroix)lesélémentsprésentsdanschacunedesphases:
Opérateur Milieumarin Sourced'énergieextérieure
Pipeline
Phasedepréparationavantmiseàl'eau
Phasededescente Phased'inspection
Q3:Compléterlediagrammeducasd’utilisationenphased’inspectionaveclesliensmanquants.
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page4/10
ANALYSESTRUCTURELLEàl’aidedulangageSysml:Q4:CompléterlediagrammededéfinitiondeblocenliantlesblocsGPS,Caméra,Sonar,moteurethéliceàundesblocsdéjàdéfinisetenindiquantparunchiffrelenombredeconstituants.
Q5:Nommersurlediagrammedesblocsinternesci-dessouslesdifférentsliensentreblocsenidentifiantlanaturedesflux:Matière(ennoir)–Énergie(enrouge)–Information(enbleu).
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page5/10
PILOTAGEDEL’ALISTARLa commande individuelle de chacun des propulseurs permet de diriger l’ALISTAR dans l’espace. Ces entités depropulseurs sontconstituéesd’unmoteurélectriqueàcourantcontinupilotéen tensionetaccoupléàunehélice. Lavariationdelatensiondecommandedumoteurentraîneunevariationdelafréquencederotationdel’hélicemodulantalorslapousséedupropulseur.Onprécisequelespropulseursverticauxgaucheetdroitesontsituésenarrièreduplan(𝑂,𝑌,𝑍).Q6 :Quel(s)propulseur(s)faut-ilpiloteretcomment(+ou-)pourobtenirunesimpletranslationde l’ALISTARdans ladirection𝑋,unerotationentangageautourdel’axe(𝑂,𝑌),unerotationenroulisautourdel’axe(𝑂,𝑋)etunerotationenlacetautourdel’axe(𝑂,𝑍)defaçonàtournerdanslesensdéfiniparlesflèches.
Propprincipauxi PLav Plar PVg PVdTranslationX Tangage Roulis Lacet
Prothèseactivetranstibiale
Lamajorité des prothèses transtibiales (pour une amputation en dessous dugenou) utilisées aujourd'hui sont purement passives, c'est-à-dire que leurspropriétés mécaniques restent fixes pendant la marche. Ces prothèses sontconstituées en général de semelles ressorts en carbone profilées quiemmagasinent et restituent l'énergie mécanique pendant la marche pardéformation.
Ons’intéresseiciàunprototypemisaupointpardesingénieursduMITquiapermislamiseaupointd’unenouvellegénération de prothèse, dite active. Cette prothèse active transtibiale est capable de proposer un comportementsimilaireàceluidesmembresnonamputés.L'actionneurdelaprothèseestunmoteuràcourantcontinualimentéparunebatterierechargeablede16Volts.L'énergiemécaniqueesttransmiseparunréducteurdetypepoulies-courroiesuivid'unsystèmevis-écrouquiadaptecetteénergiemécaniquepourlaprothèse(ensembledeliaisonsentrelepiedartificiel constitué d'une semelle en fibres de carbone et le manchon ou tibia artificiel). Des ressorts permettentd'ajusterégalementl'énergiemécaniquefournieaupiedartificiel.L'effortexercéparlesressortsestdirectementreliéaucoupleexercéparl'actionneur.
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page6/10
Les informations délivrées par les capteurs sont traitées parun calculateur qui élabore la commande du moteur appliquée parl’amplificateur.
La chaîne d'informations est constituée d'un ensemble decapteurspermettantd'acquérirdifférentesinformations:
o un potentiomètre linéaire qui mesurel'allongement/écrasementdesressorts,
o un codeur incrémental placé au niveau de l'articulationpied/tibia,
o plusieurs capteurs capacitifs disposés sous la semelle dupiedauniveaudutalon(2capteurs)etàl'avantdupied(4capteurs).
TRAVAILDEMANDÉ.
Q1:CompléterlediagrammeChaîned’énergie/chaîned’information.
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page7/10
VéhiculehybrideToyoyaPrius
Danslecontexteactueld’économiedesénergiesfossilesetderéductiondesémissions de gaz nocifs, le système de propulsion hybride constitue unealternativeintéressanteàlapropulsionclassiqueparmoteurthermiqueseulcarilpermetderéduirelaconsommation.
LaspécificitédelasolutionretenuesurlaPriusconsisteà:
o Récupérerl’énergieduvéhiculelorsdufreinage,o Exploiterlemoteurthermiqueàsonrendementoptimal.
LatechnologiehybridedeTOYOTA,nomméeHSD(HybridSynergyDrive)associeunmoteurthermiqueàessenceetsa transmission, à deux machines électriques et unebatteriedepuissance.
Leschémadeprincipeci-contremetenévidencelesdeuxmachines électriques (le moteur électrique et lagénératrice) reliées au moteur thermique par unréducteuràtrainépicycloïdal.
Apartirdelapositiondelapédaled’accélérateuretdelavitesseduvéhicule,lecalculateurdéterminelavitessederotation optimale du moteur thermique et la consigned’ouverturedupapillondesgaz.
La puissance en sortie du moteur thermique esttransmise, grâce à un train épicycloïdal, à la chaînesilencieuseetàlagénératrice.Unasservissementenvitessedelagénératricepermetdecontrôlerlavitessederotationdumoteurthermique.
Le répartiteurdepuissancegère leséchangesdepuissanceélectriqueentre lagénératrice, lemoteurélectriqueet labatterie.Lemoteurélectriqueentraînelachaînesilencieuse,seulouencomplémentdumoteurthermique.Ilrécupèreégalementl’énergiecinétiqueoupotentielleduvéhiculelorsdesphasesderalentissement.
TRAVAILDEMANDÉ.
Q1:CompléterlediagrammeChaîned’énergie/chaîned’information.
Q2:Danslachaîned’énergie,repasserenrougesurlediagrammelesflèchesreprésentantlesfluxcorrespondantàunepuissancemécaniqueetenbleulesflèchesreprésentantlesfluxcorrespondantàunepuissanceélectrique.
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page8/10
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page9/10
Actionneurélectromécanique(EMA)delatuyèredelafuséeVEGA
Analyseretexpérimenterlessystèmes–IngénierieSystèmes-TD Page10/10
