Tourelle motorisée 2 Axes
Ce Webinar présente
à partir d’une Tourelle motorisée 2 Axes réelle :
• la conception,
• la réalisation,
• et le fonctionnement,
d’une Tourelle motorisée 2 Axes didactisée :
• pour l’étude de la programmation et l’exécution de programmes Python
• pour l’étude d’un asservissement de vitesse avec correcteur PID
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique « Asservissement »:
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
Essais de caractérisation de l’asservissement de vitesse
La démarche d’ingénierie didactique
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Questions / Réponses
Tourelle motorisée 2 Axes
La Tourelle motorisée 2 axes de marque ZIFON est destiné plus particulièrement aux professionnels pour la réalisation de photos stables, portraits, macros ou panoramiques de très haute qualité
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
Concept de l’asservissement
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
ZIFON, Tourelle motorisée 2 axes pour les professionnels pour la réalisation de photos stables, portraits, macros ou panoramiques de très haute qualité
Tourelle motorisée 2 Axes, réelle, didactisée, connectée à un ordinateur en filaire USB et pilotée par un IHM MyViz pour:
• la programmation et l’exécution de programmes Phyton
• l’étude de l’asservissement de vitesse avec correcteur PID du moteur PAN:
Du produit réel… … au système didactique: Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Les problématiques techniques
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
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Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Les problématiques techniques
Système grand public moteur CC
Utilisation avec des gammes de faibles vitesses Tension de seuil Tension de saturation
Régulation de vitesse obligatoire
Tourelle motorisée 2 Axes
Exploitation pédagogique pour la Spécialité Sciences de l’Ingénieur
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur STI2D
CPGE
Beaucoup d’autres capacités et de compétences sont développées. Se reporter à la fiche commerciale pour visualiser les TP développés.
Niveau acquisition (classe de première) Niveau Consolidation (classe de Terminale)
Capacités Compétences développées
Connaissances associées Compétences développées
Connaissances associées
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Systèmes asservis linéaires en régime permanent Structure par chaîne directe ou bouclée, perturbation, comparateur, correcteur proportionnel, précision (erreur statique)
Mo
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Notion de système asservi: consigne d’entrée, grandeur de sortie, perturbation, erreur, correcteur proportionnel
Exp
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Si
mu
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Écarts de performance absolu ou relatif, et interprétations possibles Erreurs et précision des mesures expérimentales ou simulées Traitement des données : tableaux, graphiques, valeurs moyennes, écarts types, incertitude de mesure
Écarts entre les performances simulées et mesurées
Analyser le
comportement
d’un système
asservi
Associer un modèle à un système asservi
Valider un modèle numérique de l’objet simulé
Quantifier les écarts de performances entre les valeurs attendues, les valeurs mesurées et les valeurs obtenues par simulation
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D CPGE
Exploitation pédagogique pour STI2D (Asservissement)
Beaucoup d’autres objectifs et de compétences sont développées. Se reporter à la fiche commerciale pour visualiser les TP développés.
Spécialité I2D-EE
Dimension Scientifique et technique
Objectif O2- Approche fonctionnelle et structurelle des produits
O3- Approche comportementale des produits
Compétences développées
CO3.2. Identifier et caractériser l’agencement matériel et/ou logiciel d’un produit
CO3.3. Identifier et caractériser le fonctionnement temporel d’un produit ou d’un processus.
Chapitre de connaissances abordées
3.4.4. Comportement des systèmes régulés ou asservis
3.4.4 Comportement des systèmes régulés ou asservis
Représentation d’une boucle de régulation ou d’asservissement.
I2D-2 EE-3 Il s’agit d’étudier l’organisation fonctionnelle d’une boucle de régulation ou d’asservissement.
3.4.4 Comportement des systèmes régulés ou asservis
Contrôle du fonctionnement d’un système régulé ou asservi en vue d’un maintien au plus près d’un point de fonctionnement.
EE-3
Identification du principe utilisé (régulation, asservissement) et caractérisation des paramètres influant sur le contrôle du fonctionnement en vue d’un maintien au plus près d’un point de fonctionnement.
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Exploitation pédagogique pour CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
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Le cahier des charges
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De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Exploitation pédagogique possible pour CPGE - PCSI
Exploitation pédagogique possible pour PTSI - PT
Les tableaux, qui suivent, présentent les possibilités de TP identifiés. La Tourelle motorisée 2 Axes sera livrée avec environ 10 à 12 TP.
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Exploitation pédagogique pour CPGE - PCSI
Analyser Modéliser Résoudre Expérimenter Concevoir Communiquer
COMPETENCES CENTRES D’INTERET
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CI 1- Identifier le besoin, les exigences du cahier des charges et les fonctions techniques
X
CI 2- Analyser l’architecture fonctionnelle, structurelle d’un système asservi.
X
CI 3- Analyser les chaînes d’information et d’énergie, identifier les grandeurs les grandeurs physiques
X X X
CI 4- Modéliser les systèmes linéaires continus et invariants
X
CI 5- Déterminer les réponses temporelles et fréquentielles X
CI 6- Analyser le schéma bloc et déterminer les fonctions de transfert X
CI 7- Renseigner les paramètres d’un modèle de comportement X
CI 8- Paramétrer les mouvements d’un solide indéformable. X
CI 9- Modéliser les mouvements en cinématique plane ;
CI 10- Mettre en œuvre une démarche de résolution analytique
CI 11- Identifier les paramètres à partir d’une réponse indicielle X
CI 12- Identifier les paramètres à partir d’une réponse fréquentielle X
Tourelle motorisée 2 Axes
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Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
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STI2D
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Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Exploitation pédagogique pour CPGE - PCSI
Analyser Modéliser Résoudre Expérimenter Concevoir Communiquer
COMPETENCES CENTRES D’INTERET
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CI 1- Présenter et interpréter l’évolution temporelle d’un système
CI 2- Caractériser les grandeurs physiques relatives à la matière, à l’énergie et à l’information d’un système pluritechnologique
CI 3- Proposer un modèle de connaissance et de comportement cinématique d’un système X X X
CI 4- Proposer un modèle de connaissance et de comportement mécanique d’un système X X X
CI 5- Proposer un modèle de connaissance et de comportement des liaisons mécaniques d’un système
X X X
CI 6- Proposer un modèle de connaissance et de comportement d’un système logique
CI 7- Proposer un modèle de connaissance et de comportement d’un système à événements discrets
CI 8- Proposer un modèle de connaissance et de comportement d’un système à structure algorithmique
CI 9- Procéder une modélisation destinée à la mise en œuvre d'une démarche de résolution analytique
CI 10- Procéder à la mise en œuvre d'une démarche de résolution numérique pour vérifier les performances d’un système
CI 11- Proposer, justifier et mettre en œuvre un protocole expérimental pour valider un modèle de comportement
;
CI 12- Concevoir la modification d’un paramètre pour faire évoluer le comportement d’un système
Tourelle motorisée 2 Axes
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Le cahier des charges
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Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
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Exploitation pédagogique pour CPGE-PCSI
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Tourelle motorisée 2 Axes
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Exploitation pédagogique pour CPGE - PSI
Analyser Modéliser Résoudre Expérimenter Concevoir Communiquer
COMPETENCES CENTRES D’INTERET
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CI 1- Analyser la réversibilité d’une chaîne d’énergie
X
CI 2- Identifier et caractériser les grandeurs physiques associées à la transmission de puissance
CI 3- Proposer un modèle de connaissance associé aux composants des chaines d’énergie et d’information
CI 4- Linéariser un système non linéaire X
CI 5- Proposer un modèle de comportement d’un système mécanique
CI 6- Vérifier la cohérence d’un modèle par rapport aux résultats d’expérimentation
CI 7- Valider un modèle déterminant la dynamique asymptotique du système
CI 8- Proposer une démarche de résolution appliquée à des chaines de solides
CI 9- Proposer une démarche de réglage d’un correcteur.
; X
CI 10- Analyser la stabilité d’un système linéaire continu et invariant
CI 11- Analyser la précision d’un système linéaire continu et invariant
X
CI 12- Mettre en œuvre une démarche de résolution analytique liée au comportement dynamique.
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COMPETENCES CENTRES D’INTERET
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CI 1- Justifier le choix des constituants d’un système, identifier et interpréter les modèles associés
CI 2- Identifier quantifier et interpréter les écarts entre les performances mesurées, simulées et attendues.
x
CI 3- Apprécier la pertinence et la validité des résultats mesurés ou/et simulés
CI 4- Choisir et présenter un modèle adapté au problème posé et déterminer les grandeurs influentes;
x x
CI 5- Proposer un modèle de connaissance et de comportement mécanique d’un système
CI 6- Mettre en œuvre une démarche de résolution analytique liée au comportement cinématique.
CI 7- Mettre en œuvre une démarche de résolution numérique pour simuler un système
CI 8- S’approprier le fonctionnement d’un système pluritechnologique
x
CI 9- Proposer, justifier et mettre en œuvre un protocole expérimental
CI 10- Générer un programme et l’implanter
CI 11- Concevoir une architecture fonctionnelle et proposer les constituants
;
CI 12- Concevoir la correction d’un système asservi
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Conception et réalisation mécanique
La Tourelle motorisée est constituée de 2 Axes, le Pan (axe vertical) et le Tilt (Axe horizontal). Les 2 motoréducteurs sont identiques.
Tilt
Pan
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La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Conception et réalisation mécanique
Schémas cinématiques Tilt
Pignon de sortie du motoréducteur
Pan
Socle
Pignon de sortie du motoréducteur
Motoréducteur Tilt
Motoréducteur Pan
Lié à l’ensemble Pan, Tilt et smartphone
Socle
Tilt
Pan
Pignon sortie motoréducteur
Pignon sortie motoréducteur
Smartphone
Socle
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Conception et réalisation mécanique
Un codeur (4*600 points) est accouplé à la sortie de l’axe du Pan. Un interrupteur est mis en place pour détecter les fins de courses. Il est activé par une excroissance de l’accouplement.
Interrupteur
Accouplement Codeur
Excroissance
Tourelle motorisée 2 Axes
Télécommande Radio
Circuit de commande et de communication
Conception et réalisation électronique
Ne pouvant pas avoir accès au programme et aux fonctionnalités de la carte électronique industrielle, celle-ci est remplacée par une carte Arduino et une carte d’interface codeur/interrupteur et driver moteur développée spécifiquement
Carte Arduino
Carte d’interface, interrupteur, interface Bluetooth, afficheur graphique, codeur et driver moteur (développement spécifique)
Tourelle motorisée 2 Axes initiale
Tourelle motorisée 2 Axes didactisée
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
Structure matérielle
La tourelle est pilotée en liaison filaire en USB par l’ordinateur sur lequel est installée une IHM programmée avec la plateforme de développement MyViz.
Liaison filaire en USB IHM MyViz
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
Architecture du programme informatique qui permet de créer et d’exécuter des programmes Python
Tableau de bord MyViz pour la réalisation des essais
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle
Serveur de Websocket
Classe WSHandler
dans le fichier
websocket_communication.py
API
Classe Tourelle_API
dans le fichier
API.py Websocket (consignes + télémétrie)
Tourelle_Vx.y.ino
Liaison série (Consignes +
Télémétrie)
Interface graphique
(HTML, Javascript)
Asservissements
Fichier
Asservissement_Vitesse.py
Communication série
Classe arduino_serial
dans le fichier arduino_serial.py
Websocket (consignes)
Échange de variables
Échange de variables
Tourelle motorisée 2 Axes
Zoom sur l’IHM de pilotage
L’IHM permet de réaliser 3 essais avec des valeurs différentes du correcteur PID et d’afficher en superposition les courbes correspondantes.
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
Concept de l’Asservissement de vitesse Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Schéma de l’asservissement de vitesse
Fonction de transfert du PID :
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Concept de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Fonctionnement de la boucle d’asservissement
• La vitesse de rotation souhaitée est envoyée par le tableau de bord MyViz et récupérée dans le programme Python de calcul des asservissements
• La vitesse de rotation réelle est calculée de la façon suivante :
◦ La carte Arduino Mega intégrée à la tourelle compte le nombre d’impulsions générées par le codeur pendant les 20 ms écoulées
◦ Le programme Python de calcul des asservissements récupère ce nombre (via sa connexion série avec la carte Arduino) et calcule la vitesse (toutes les 20 ms)
• ...
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Concept de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé/réalisé)
Fonctionnement de la boucle d’asservissement (suite)
• L’écart entre les vitesses souhaitée et mesurée est traité par le régulateur PID mis en œuvre dans le programme Python de calcul des asservissements. Le résultat du calcul est la tension de commande du moteur
• Cette tension est convertie en rapport cyclique (%) du signal PWM de commande du
hacheur pilotant le moteur. Cette valeur est envoyée par la liaison série à la carte Arduino
• La carte Arduino récupère cette valeur et l’envoie au hacheur
• Le moteur reçoit la tension modulée qui le met en mouvement afin de tourner à la vitesse
souhaitée
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Résultats pour différentes amplitude de consigne de vitesse
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Intérêt d’un asservissement
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Réglage de Kp
Tourelle motorisée 2 Axes
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Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Réglage de Ki
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Réglage de Kd
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’Asservissement de vitesse
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Intérêt de Kd
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Simulation
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Simulateur Scilab / Xcos pour réglage de la boucle d’asservissement
Deux types de simulateurs
Simulateur temps-réel complet avec visualisation 3D pour la comparaison avec la tourelle réelle
Tourelle motorisée 2 Axes
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Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Simulateur Scilab / Xcos pour réglage de la boucle d’asservissement
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Caractéristiques et intérêts de ce type de simulateur
• Modèle linéaire simplifié n’intégrant pas les logiques de fonctionnement, les butées mécaniques et le mouvement de tilt
• C’est un modèle utilisé classiquement par les automaticiens pour le réglage des asservissements • Il permet d’analyser la stabilité de la boucle fermée, les performances temporelles et de vérifier
dans un environnement de simulation adapté que les réglages déterminés par l’outil de conception sont bons
Simulateur Scilab / Xcos pour réglage de la boucle d’asservissement
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Caractéristiques et intérêts de ce type de simulateur
• Modèle complet représentant le mieux possible le vrai système (comprend les butées, les logiques de fonctionnement, le mouvement de tilt, la quantification due au codeur incrémental,…), exécuté en temps-réel (code C compilé)
• Permet de comparer très facilement les courbes acquises dans les deux modes (réel et simulation) dans des conditions d’exécution strictement identiques
• Comparaisons « visuelles » très faciles avec l’animation 3D • Paramètres physiques sont modifiables afin d’étudier leur influence sur les résultats • Etude aisée de la dégradation de performance des asservissements sur des cas impossibles à
tester dans la réalité (augmentation ou diminution des frottements par exemple)
Simulateur temps-réel complet avec visualisation 3D
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Simulateur temps-réel complet avec visualisation 3D
Interface identique à celle de la tourelle réelle
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Simulateur temps-réel complet avec visualisation 3D
Modification facile des paramètres physiques
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
Simulateur temps-réel complet avec visualisation 3D
Comparaison facile entre la tourelle réelle et la tourelle simulée
Tourelle motorisée 2 Axes
Sommaire
Le cahier des charges
L’exploitation pédagogique :
De quoi s’agit-il
Conception et réalisation mécanique
Conception et réalisation électronique
Structure matérielle
Architecture du programme informatique
La démarche d’ingénierie
Spécialités Sciences de l’Ingénieur
STI2D
CPGE
Concept de l’asservissement
Essais de caractérisation de l’asservissement (consigne/modélisé /réalisé)
La tourelle associée à ses modèles de simulation permet de reproduire une démarche de
conception industrielle
• Le simulateur simplifié sous Scilab / Xcos permet de régler le correcteur dans un monde linéaire simplifié parfaitement adapté à cette tâche
• La simulation temps-réel complète permet de valider les différentes logiques de fonctionnement sur un modèle très réaliste avant de les implémenter sur le système réel
• Elle permet aussi de mesurer très facilement les écarts avec le monde réel et d’adapter les réglages des asservissements en conséquence
• L’analyse de ces écarts permet également d’affiner la connaissance des caractéristiques physiques du système réel afin d’améliorer le modèle et de le rendre encore plus fidèle
Simulation: synthèse