Analyser, Expérimenter et Modéliser de façon causale les systèmes complexes pluri-technologiquesSéq3

Dossier travaux pratiques

PTSI

MaxpidCycle 3

Objectif général des TP

Ø Proposer une modélisationØ Prévoir et vérifier les performancesØ Analyser les écarts entre le souhaité, le réel et le simulé

CommanditaireAnalyste

Performances attendues

Performances mesurées

Performances simulées

Système souhaité

Système réel

Système simulé

Ecar

ts

Ecar

tsEc

arts

SimulationSimulateur

LaboratoireExpérimentateur

Objectifs du TP

Expérimenter afin de qualifier laperformance réelle du système,notamment via des courbestemporelles expérimentalesexploitables.

Ilot expérimentateur

Comparer les résultats obtenus entre la modélisation et l’expérimentation pourconclure sur les écarts de performance.

Modéliser le système sous forme d'unschéma bloc afin de qualifier laperformance simulée du système,notamment via des courbes temporellesthéoriques.

Ilot simulateur

Ilot expérimentateur + simulateur

Compétences visées et pondération (soutenance)

Compétences pédagogiques visées PondérationVérifier la cohérence du modèle choisi avec les résultats d’expérimentation ou/et de simulation 2

Choisir les valeurs des paramètres de la résolution numérique 5

Extraire les informations utiles d’un dossier technique 1Déterminer les grandeurs influentes, modifier les paramètres et enrichir le modèle pour minimiser l’écart entre les résultats simulés et les réponses mesurées.

4

Choisir les grandeurs physiques tracées 1Évaluer et commenter les écarts entre les résultats expérimentaux avec l’ordre de grandeurs des résultats attendus (simulés ou définis au cahier des charges) 4

Comparer les résultats obtenus aux grandeurs physiques simulées ou attendues et interpréter les écarts 2

Identifier les erreurs de méthode et mesure 1

Total 20

Les rôles

Expérimentateur :• Chargé de la mise en place de l’expérience• Assure la sécurité lié à l’expérience• Récolte les données liées à l’expérience• Formalise des protocoles• Vérifie la cohérence des données

Simulateur :• Chargé de la construction du modèle• Assure sa simulation et la cohérence des résultats• Vérifie la pertinence des résultats, de l’échelle employé et de la clarté des

résultatsChef de projet :

• Assiste l’expérimentateur• Pilote l’organisation du groupe• Responsable de l’organisation de la soutenance• Responsable du rangement du plan de travail à la fin de la séance

Groupe de 3

Groupe de 4

1x

2x

1x

1x

1x

1x

Trame simulateur1. Ouvrir sous Scilab le modèle Xcos incomplet du Maxpid (disponible sur cahier-de-prepa.fr) et analyser à quoi

correspondent les blocs par rapport au système réel.

2. Déterminer les équations régissant les blocs fonctionnels manquants :

ØOn utilisera le modèle du moteur vu lors des TD 6 et TD 7. Déterminer alors la résistance du moteur R, son inductance L, l’inertie équivalente Jeq et les constantes de couple et de vitesse, en se référant à la documentation constructeur et l’énoncé du TD 6 (on prendra le coefficient de frottement visqueux f=0,001kg/s.m),

ØEn ce qui concerne le capteur de position, à l’aide de la documentation constructeur (plage angulaire électrique) ainsi que du schéma électrique (tension d’alimentation du rhéostat), indiquer le gain du bloc correspondant au capteur.

ØEn déduire le gain de l’adaptateur d’entrée pour que la fonction de positionnement soit correctement remplie.

ØDéterminer la loi entrée sortie (rotation moteur – rotation bras) en manipulant le bras

3. En déduire les fonctions de transfert associées à ces 4 blocs et compléter sous Scilab le modèle Xcosincomplet (disponible sur cahier-de-prepa.fr)

4. Tracer la réponse temporelle du système, avec les conditions similaires à celles utilisées par le pôle expérimentateur et qualifier la performance du système simulé.

5. Conjointement avec le pole « expérimentateur » : comparer les performances obtenues expérimentalement et les performances simulées.

Trame expérimentateur

1. Réaliser des manipulations de base pour comprendre et expliquer le fonctionnement du système et son pilotage.

2. Définir les expériences à réaliser qui permettront de réaliser une étude de la réponse temporelle du système.

3. Réaliser ces expériences en notant au fur et à mesure les protocoles mis en place et les résultats obtenus.

4. Commenter la validité des résultats obtenus et leur plage de validité.

5. Obtenir des courbes expérimentales exploitables, en détaillant le protocole de mesure, et déterminer les performances du système.

6. Conjointement avec le pole « simulateur » : comparer les performances obtenues expérimentalement et les performances simulées.

Présentation générale

Dossier travaux pratiques

PTSI

Maxpid

Présentation du support

• La société Pellenc a développé des robots automatisés et notamment certain permettantde cueillir les oranges : le robot cueilleur de fruits Planeco.

• Il permet de récupérer les oranges à l’aide d’un outil de préhension monté à l’extrémité.

• La position des l’objet à récupérer est repéré par un système optique (caméras) et celle del’outil est paramétré par un système de coordonnées sphériques (2 rotations et unetranslation).

• Pour que le système remplisse sa fonction il est nécessaire que chaque axe soit asservi enorientation.

• Il comprend entre autre, un bras, équipé d’un système de vision artificielle, qui est capablede sélectionner uniquement les fruits arrivés à maturité. Le robot se déplace de manièreautonome entre les arbres fruitiers.

Présentation du support• Le bras est fixé à une plateforme motorisée via 4 roues motrices entrainées à l’aide d’un

moteur thermique qui permet également de produire l’énergie électrique nécessaire

• Le robot cueille un à un les fruits qu’il a repéré sur l’arbre et les place sur un tapis quialimente des cageots placés sur la plateforme. Le cageot est remplacéautomatiquement lorsqu’il est plein. Le système de préhension est réalisé grâce à uneventouse.

Diagramme IBD Sysml

Mise en œuvre : protocole de déplacement simple

1. Vérifier que la porte du système est fermée (sortir au préalable la poignée noire du châssis),

2. Déverrouiller le bouton d’arrêt d’urgence (tirer doucement),3. Appuyer sur le bouton marche sur le coté gauche du mécanisme,4. Allumer l’ordinateur et sélectionner le programme maxpid,5. Cliquer sur l’interrupteur « On/Off »sur l’écran,6. Choisir « Com1 »puis « Établir la connexion »,7. Cliquer dans la fenêtre principale sur l’icône puis cocher la case « Maxpid

asservi »,8. Mettre 100 dans la valeur du Gain Proportionnel et 0 pour le gain intégral et

le gain dérivé,9. Dans le menu général, cliquer sur l’icône « Consigne de position », une

fenêtre s’ouvre,10. Envoyer l’échelon de position