Post on 08-Feb-2018
MODLISATION MULTIPHYSIQUE CAUSALE ET ACAUSALE
DCOUVERTE DU LOGICIEL SCILAB MODULE XCOS
SIMM
SIMULATION DU COMPORTEMENT DES SYSTMES
Dmonstrations et applications
Patrick Beynet Xavier Pessoles
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INSTALLATION DE SCILAB + COSELICA
Voir le livre Scilab/Xcos pour lenseignement des Sciences de lIngnieur
(http://www.scilab.org/resources/documentation/tutorials ou
http://www.scilab.org/content/download/1017/9485/file/livret_Xcos.pdf)
Installer Scilab en 32 bits partir du site officiel de scilab (http://www.scilab.org/download/5.4.1)
Installer un compilateur C Installer les modules CPGE, Coselica et SIMM partir du module Atoms.
LANCEMENT DE SCILAB ET XCOS
Ouvrir Scilab Lancer Xcos :
o Saisir Xcos dans la fentre de commande
o OU cliquer sur licne ddi o OU Menu Applications/Xcos
Navigateur de palettes Fentre Xcos Ralisation du diagramme
Lancement de la simulation
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MOTEUR COURANT CONTINU
Objectifs :
.Dcouvrir la ralisation de modles avec Xcos
.Utiliser le contexte
01_MCC_acausal
Activits
Valeurs numriques : 3, 10, 0,64 , 0,15
1. Renseigner les valeurs numriques dans le contexte (Menu Simulation, Modifier le contexte)
2. Raliser le schma dans XCOS. 3. Lancer la simulation.
Constituants lectriques
Constituants Reprsentation Palette Paramtres
Gnrateur de tension
SIMM/Electrique/Sources/MEAS_SignalVoltage
Rsistor
SIMM/Electrique/Composant basique/MEAB_Resistor
Rsistance ()
Inductance
SIMM/Electrique/Composant basique/MEAB_Inductor
Inductance (H)
Gnrateur de force lectromotrice
SIMM/Electrique/Composant basique/CEAB_EMFGEN
Constante de couple (N.m/A)
Masse
SIMM/Sources/MEAB_Ground
chelon dentre
SIMM/Signaux/MBS_Step Amplitude de lchelon Temps de dcalage
Constituants mcaniques
Constituants Reprsentation Palette Paramtres
Inertie
SIMM/Mecanique/Rotation1D/Basique/MMR_Inertia
Inertie (kg.m)
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Instruments de mesure
Constituants Reprsentation Palette Paramtres
Ampremtre
SIMM/Elrctrique/Mesure/MEAS_CurrentSensor
Tachymre
SIMM/Mecanique/Rotation1D/Mesure/CMRS_GenSensor
Position, vitesse, acclration
Paramtres de simulation
Constituants Reprsentation Palette Paramtres
Paramtrage de la simulation
SIMM/Utilitaires/Visualisation/IREP_TEMP
Dure de la simulation Nombre de points
Oscilloscope
SIMM/Utilitaires/ISCOPE Nombre de courbes Taille du tampon Nom de la courbe
Exemples dapplications pdagogiques
Cours :
Prsentation du modle de comportement dun MCC (ou de composants lectroniques de base)
o (2.31. Modles de comportement (Identification et limites des modles de comportements, paramtrage associ aux progiciels de simulation). Identification des
variables du modle, simulation et comparaison des rsultats obtenus au systme
rel ou son cahier des charges)
Prsentation de la structure dun MCC o En faisant varier R, L et J, on pourra mettre en vidence que la constante de temps
lectrique est plus petite que la constante de temps mcanique et que le moteur
courant continu peut alors tre modlis par un systme du second ou du premier
ordre.
TP :
valuation de lcart Laboratoire / Simulation. Renseigner le modle laide de grandeurs catalogue (R, L, J). Comparer les rsultats sur les mesures du comportement dun MCC
command par un chelon de tension et les rsultats issues de la simulation.
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MOTEUR COURANT CONTINU RDUIT
Objectifs :
.Introduire la possibilit davoir un mcc monobloc
.Ajouter du frottement visqueux (1 Nms/rad) et dune mesure de couple
.Raliser des calculs de puissance
02_MCC_acausal_reduit
Activits
1. Ouvrir le fichier 02_MCC_acausal_reduit. 2. Ajouter du frottement visqueux (0.0001 Nms/rad). 3. Ajouter un capteur de couple. 4. Calculer puis afficher les puissances lectrique et mcanique. 5. Calculer le rendement en rgime permanent.
Constituant lectro mcanique
Constituants Reprsentation Palette Paramtres
Moteur courant continu
SIMM/Composants/Actionneurs/MEMC_DCmotor
Rsistance () Inductance (H) Constante de couple (Nm/A) Inertie du rotor (kg.m)
Exemples dapplications pdagogiques
Exemples dapplication (TP/TD) :
Analyser des rponses temporelles et frquentielles :
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o Faire varier lchelon de tension et observer linfluence sur la valeur finale du taux de rotation.
o Remplacer lchelon par une entre sinusodale : Faire varier la frquence du signal ; Observer lattnuation et le dphasage du taux de rotation du moteur en
fonction de la frquence dentre.
Observer les limites du modle et ncessit dune limitation en courant : o Pour des fortes valeurs de tension, on peut observer que lintensit dans le circuit
devient plus importante que le courant admissible par le moteur.
Observer lvolution de la puissance: o Placer un capteur de couple et vrifier qu chaque instant + .
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MOTEUR COURANT CONTINU ENCLENCH PAR UN INTERRUPTEUR COMMAND
03_commande MCC_TOR_acausal
Constituant lectrique
Constituants Reprsentation Palette Paramtres
Interrupteur command normalement ouvert
SIMM/Electrique/Composant basique/Passif/MEAI_IdealClosing/Switch
Exemples dapplications pdagogiques
Cours : dissocier la chane dinformation et la chane dnergie (introduction de la dissociation du
circuit de commande et du circuit de puissance.)
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MOTEUR COURANT CONTINU COMMAND PAR UN TRANSISTOR
04_commande MCC_TOR_2_acausal
Constituant lectrique
Constituants Reprsentation Palette Paramtres
Transistor NMOS
SIMM/Electrique/Composant avanc/Actif
Exemples dapplications pdagogiques
Cours : Introduction du MOSFET
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MOTEUR COURANT CONTINU COMMAND PAR UN PWM
05_commande MCC_PWM_acausal
Activits
1. Observer linfluence du rapport cyclique 2. Remplacer la source prsente dans le modle (commande rectangulaire) par une source
constante ayant la mme valeur moyenne. Visualiser le comportement du moteur.
3. Montrer que la frquence de commande du signal rectangulaire doit tre suffisamment grande (devant la constante de temps du moteur) pour que la tension de commande soit
constante dun point de vue moteur.
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MOTEUR COURANT CONTINU COMMANDE PAR UN CONVERTISSEUR STATIQUE
2 QUADRANTS (HACHEUR)
06_commande MCC_Q2_acausal
Remarque : si la commande du PWM est sur 8 bits (0 255) :
pour un hacheur 4 quadrants (Q4), la commande est centre sur 127 ; pour un hacheur 2 quadrants, la machine a 1 seul sens de rotation (moteur ou gnrateur).
Activit
1. En utilisant le fichier 9_commande_MCC_Q2_acausal, montrer que pour le hacheur 2 quadrants, deux sens de marche sont possibles.
2. En remplaant le hacheur 2 quadrants par un 4 quadrants, montrer quil est possible dutiliser les deux sens de rotation.
Exemples dapplications pdagogiques
Cours : Sparation du circuit de commande et du circuit de puissance pour la commande dun MCC.
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MOTEUR COURANT CONTINU RVERSIBILIT DU MOTEUR
Objectifs :
.Introduire la possibilit davoir des modles rversibles avec des modles acausaux et
causaux
07_MCC_avec_reversibilite_2_causal
07_MCC_avec_reversibilite_2_acausal
Constituant mcanique
Constituants Reprsentation Palette Paramtres
Mouvement impos
SIMM/Mecanique/Rotation 1D/Sources/CMRS_ImposedKinematic
Rsistance ltat ferm Conductance ltat ouvert
Exemples dapplications pdagogiques
En TD (ou cours) il peut tre possible :
Danalyser la solution pour modliser un crneau ; De solliciter le systme avec plusieurs entres (ici : tension puis couple rsistant)
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Dobserver la rversibilit de la machine courant continu (en observant lvolution de la tension en entre du convertisseur)
Faire des calculs de puissance lectrique et mcanique (on pourrait aussi ajouter des frottements)
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PRISE EN COMPTE DUNE SATURATION EN COURANT Exemple de laxe Emericc (Axe numrique asservi)
Modlisation causale
08_emericc_causal.zcos
Modlisation acausale
09_emericc_acausal_limitation courant.zcos