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Sciences de l'ingénieur Simulation multiphysiques des systèmes Nom : Prénom : Date : SSI Lycée J.Curie / FERAUD Page : 1 / 33 Généralités sur la modélisation Objectifs de la modélisation La démarche de conception d’un système technique passe par l’élaboration de modèles, et éventuellement de prototypes, de ce système. Ces modèles sont au coeur de la démarche. Ces modèles sont les supports pour réaliser des calculs, des simulations et des expérimentations qui ont pour objectif de prévoir le comportement du système réel, ou bien de valider ses performances. Toutes ces opérations conduisent à des résultats qu’il convient d’interpréter correctement afin de modifier le modèle en conséquence. Cette démarche itérative à pour objectif de réduire des écarts entre le système souhaité (défini dans le cahier des charges fonctionnel), le système modélisé (virtuel) et le système réel. Remarque : la complexité de la plupart des systèmes techniques impose l’emploi de logiciels de simulation plutôt que les calculs. L’élaboration du modèle d’un système est une étape très importante, car de sa qualité, dépend : La pertinence des résultats : un caractère parfois très difficile à apprécier, mais néanmoins essentiel ! La facilité de choisir (et justifier) le paramétrage adéquat (par rapport aux objectifs visés : validation, comparaison) La possibilité de remettre en cause ce modèle La qualité des échanges au sein de l'équipe projet, car il s’agit de partager un outil commun. Le concepteur doit donc : Etablir un modèle adapté aux outils de simulation (logiciels ou pas !) Choisir des paramètres adaptés à l’observation de la performance ou du comportement attendu Agir sur ces paramètres (par plans d’expérience par exemple) afin de faire converger le système virtuel avec le système réel ou le cahier des charges (en termes de performance ou le comportement). CdCF Modèles et Prototypes Système réel Elaboration du modèle Calcul – Simulation - Expérimentation Modification du modèle Interprétation des résultats Validation Figure 1 : Schéma de la démarche de conception (C. FAURY)

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Simulation multiphysiques des systèmes

Nom : Prénom : Date :

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Généralités sur la modélisation

Objectifs de la modélisation La démarche de conception d’un système technique passe par l’élaboration de modèles, et éventuellement de prototypes, de ce système. Ces modèles sont au cœur de la démarche. Ces modèles sont les supports pour réaliser des calculs, des simulations et des expérimentations qui ont pour objectif de prévoir le comportement du système réel, ou bien de valider ses performances. Toutes ces opérations conduisent à des résultats qu’il convient d’interpréter correctement afin de modifier le modèle en conséquence. Cette démarche itérative à pour objectif de réduire des écarts entre le système souhaité (défini dans le cahier des charges fonctionnel), le système modélisé (virtuel) et le système réel.

Remarque : la complexité de la plupart des systèmes techniques impose l’emploi de logiciels de simulation plutôt que les calculs. L’élaboration du modèle d’un système est une étape très importante, car de sa qualité, dépend :

• La pertinence des résultats : un caractère parfois très difficile à apprécier, mais néanmoins essentiel ! • La facilité de choisir (et justifier) le paramétrage adéquat (par rapport aux objectifs visés : validation,

comparaison) • La possibilité de remettre en cause ce modèle • La qualité des échanges au sein de l'équipe projet, car il s’agit de partager un outil commun.

Le concepteur doit donc : • Etablir un modèle adapté aux outils de simulation (logiciels ou pas !) • Choisir des paramètres adaptés à l’observation de la performance ou du comportement attendu • Agir sur ces paramètres (par plans d’expérience par exemple) afin de faire converger le système virtuel

avec le système réel ou le cahier des charges (en termes de performance ou le comportement).

CdCF

Modèles et

Prototypes

Système réel

Elaboration du modèle Calcul – Simulation - Expérimentation

Modification du modèle

Interprétation des résultats

Validation

Figure 1 : Schéma de la démarche de conception (C. FAURY)

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Un modèle doit permettre de concevoir un système dans un contexte d'ingénierie simultanée en réduisant les coûts et les délais et de capitaliser l'expérience acquise lors des autres projets. On peut représenter l’usage que l’on peut faire d’un modèle de système technique à l’aide d’un diagramme de cas d’utilisations U.M.L. :

Intérêt de la simulation:

� En recherche, simuler des expériences : � Trop coûteuses � Trop dangereuses � Trop longues � Impossibles

� En développement :

� Aide à la prise de décision � Comparer des solutions � Optimiser des paramètres � Etude mathématique complexe

� Dans l’enseignement :

� Découverte guidée � Vérification de certaines propriétés � Vérifier les limites de validité d’un modèle � Vérifier des hypothèses � Permet de répondre à la question « Que se passe-t-il si …? »

Pour cela, nous utiliserons le logiciel Matlab!

� Visionner le diaporama : présentation Matlab

Figure 2 : Diagramme de cas du "modèle de système t echnique" (C. FAURY) Réalisé avec Topcased (fichier : Modele.sysml)

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Exemple : Le sécateur Infaco (voir dossier techniqu e) � Lancer Matlab par le raccourci bureau.

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Conclure sur le bon fonctionnement du système.