Post on 03-Apr-2015
des Sciences Industrielles
dans la filière PTSI -PT
L’ Enseignement
Apport de connaissancesde base de la culture technologique
Élaboration de modèles:-dimensionnement -simulation
Utilisation de bases de données techniques, industrielles
Prise en compte des contraintes liées aux procédés de fabrication
expérimentations
Validation des
modèles par
Préparer aux méthodes de conception des produits
L’ Enseignement
TPTD
Cours
fondé sur l’étude de solutions industrielles abordées en
La chaîne fonctionnelle Maxpid
bras
La commande de déplacement du préhenseur est asservie en position afin de prendre l’objet repéré par caméra
La chaîne fonctionnelle MAXPID
Axe R2
Axe R3
Axe R4
dans le robot de tri 3 axes Pellenc
bras
Plongée verticale du préhenseur vers les objets à trier
La commande de déplacement du préhenseur est asservie en position afin de prendre l’objet repéré par caméra
dans le robot de tri 3 axes Pellenc
La chaîne fonctionnelle MAXPID
Rapidité: 2000 cycles par heures Précision: + /- 1cm en bout de bras longueur 1400mmDépassement toléré D1=10%
bras
La commande de déplacement du préhenseur est asservie en position afin de prendre l’objet repéré par caméra
La chaîne fonctionnelle MAXPID
Axe R2
Axe R3
Axe R4
Plongée horizontale du préhenseur vers les fruits
dans le robot cueilleur de fruits 3 axes Pellenc
L’ Enseignementfondé sur l’étude de solutions industrielles abordées en
TPTD
Cours
Dynamique des solides
La chaîne fonctionnelle Maxpid
L’ Enseignementfondé sur l’étude de solutions industrielles abordées en
TPTD
Cours
Représentation causale
Enrichir
Savoirs,savoir-faire
Simuler Valider le modèle
Décoder
Graphe Informationnel Causal donné
Performances, réglages
L’ Enseignementfondé sur l’étude de solutions industrielles abordées en
TPTD
Cours
Représentation causale
Enrichir
Savoirs,savoir-faire
Simuler Valider le modèle
Décoder
L’ Enseignementfondé sur l’étude de solutions industrielles abordées en
TPTD
Cours
Représentation causale
Enrichir
Savoirs,savoir-faire
Simuler
Décoder
Mécanisme de transformation de mouvement
support
L’ approche structurelle
Moteur C.C à aimants permanents
Mécanisme de transformation de mouvement -bras articulé
partie mécanique
Moteur à courant continu
Mécanisme de transformation de mouvement bras articulé
u Transformation énergétique
5RmC
11R
10R
7R
8R x
9R
x3R
1R i
e
2R
K
u
Le modèle Graphe Informationnel Causal
u
5RmC
11R
10R
7R
8R x
9R
x3R
1R i
e
2R
K
u
Le modèle Graphe Informationnel CausalHypothèses:
plan d’évolution du bras horizontal
- pas de pertes énergétiques dans les liaisons
- solides rigides
Configuration:
5RmC
11R
10R
7R
8R x
9R
x3R
1R i
e
2R
K
u
Le modèle Graphe Informationnel Causaldécoder
source
accumulateurs d’énergiecinétique
objets neutres:gyrateur
opérateurs
5RmC
11R
10R
7R
8R x
9R
x3R
1R i
e
2R
K
u
Modèle électrique du moteur
Le modèle Graphe Informationnel Causaldécoder
établir les relations
Moteur à courant continu à aimants permanents
5RmC
11R
10R
7R
8R x
9R
x3R
1R i
e
2R
K
u
Le modèle Graphe Informationnel Causaldécoder
établir les relations
O
B
A
C
u
v
x
y
z
DM
masses additionnelles
Moteur C.C.
Mécanisme de transformation de mouvement
support
bras
θ(t)
α(t)
β(t)
Le modèle cinématique
β(t): position angulaire de l’arbre moteurθ(t): position angulaire du brasα(t): position de la vis par rapport à
l’horizontalex(t) = BCOA=a=0.07mOB=b=0.08mAC=l=0.08mAD=L=0.31mAG=xG=0.103m G centre d’inertie du bras
Paramètres géométriques
O
B
A
C
u
v
x
y
z
DM
masses additionnelles
Moteur C.C.
Mécanisme de transformation de mouvement
bras
θ(t)
α(t)
β(t)
Le modèle cinématiqueThéorème de l’énergie cinétique à l’ensemble
/ 0 .R m
dT C
dt
Inertie équivalente rapportée à l’arbre moteur
2 2
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
²² ²
4 ²eq Bu amoteur vis e Az bras Bz stator Bz amoteur vis e Gz écrou
pI I m I M L I I m x I
Les inerties
2 2
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
²² ²
4 ²eq Bu amoteur vis e Az bras Bz stator Bz amoteur vis e Gz écrou
pI I m I M L I I m x I
stator
O
B
A
C
u
v
x
y
z
DM
masses additionnelles
Moteur C.C.
Mécanisme de transformation de mouvement
bras
θ(t)
α(t)
β(t)
Le modèle cinématique
2 2
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
²² ²
4 ²eq Bu amoteur vis e Az bras Bz stator Bz amoteur vis e Gz écrou
pI I m I M L I I m x I
Fermeture géométrique
0OA AC CB BO
2 2
22 2 2 2 2
2 2
2 ( )2 27
( )21
2
p pb a l
Rp
b a l a b l
l a b
Relation vis écrou entre et x 2 28 ( )
2
pR x b a l
22
( cos sin )9
( cos ) sin
l l a bR
l a l b
Prise en compte des frottements
5RmC
11R
10R
7R
8R x
9R
x3R
1R i
e
2R
K
u fC
4RfvC
Le modèle Graphe Informationnel Causaldécoder
enrichir secs
visqueux
trapeze de vitesse 01
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
temps ms
Sér ie1
Evolution de la tension moteur u (volt) en fonction du temps t (ms)
trapéze vi tesse 01
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
temps ms
Sér ie1
Evolution de l’intensité moteur i (mA) en fonction du temps t (ms)
tr apèze vi tesse 01
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
temps ms
Sér ie1
Evolution de la vitesse du moteur ω (rad/s) en fonction du temps t (ms). .r
U IC
0,13 .rC N m
0,85
utilemoteur
absorbée
P
P
L’évaluation du couple de frottement
req m CI C
Théorème de l’énergie cinétique à l’ensemble
Acquisition avec un trapèze de vitesse
4 15.10 . /fv N m rads
Vitesse moteur ω rad/s
L’évaluation du couple de frottement
Couple de frottement sec rapporté à l’arbre moteur
Coefficient de frottement visqueux rapporté à l’arbre moteur
Acquisitions avec des trapèzes de vitesse
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0 50 100 150 200 250 300
Cr N.m
0,067 .Cf N m
5RmC
11R
10R
7R
8R x
9R
x3R
1R i
e
2R
K
u fC
4R
fvC
6R
rgC
6 cos ( )rg GR C M L m x g t
Couple résistant rapporté à l’arbre moteur du au poids du bras
Le plan de travail du bras est vertical
Le modèle Graphe Informationnel Causaldécoder
enrichir
simuler
5RmC
11R
10R
7R
8R x
9R
x3R
1R i
e
2R
K
u fC
4R
fvC
6R
rgC
La transcription en modèle de simulation
La transcription en modèle de simulation
Régles graphique du GIC
Source d'énergie = VERTProcessus = JAUNE ORANGE
Commande (SMC) = BLEU CLAIRModéles (estimation) = MAGENTA
Bibliothéque GIC L2EP Lille
Juillet 2005
Utilisation de la bibliotèque1. Copier le bloc correspondant dans votre fichier
2. Double-cliquer dessus pour changer soncontenu (nombre E/S, opérations...)
3. Connecter les E/S aux autres blocs
Cette bibliothèque a pour seul but de vous aiderà construire un modèle Simulink en accord avec
le GIC, par l'utilisation de "susbstems" ayantdéjà les bonnes couleurs et les bons masques.
SE
Source Electrique
Re2
Relation RigideEstimation
Rc2
Relation RigideCommande
R2
Relation Rigide
Re1
Relation CausaleEstimation
Rc1
Relation CausaleCommande
R1
Relation Causale
CE
Charge Electrique
Matlab environnement Simulink
1
Sortie
1s
Integrator
1
Entrée
La transcription en modèle de simulationMatlab environnement Simulink
Système en Unités MKSAR = 1L = 0.020
Auteur : Ghislain REMY Creation : 15-11-2006 Revision : 28-11-2006
MCC
d_betabeta
x
pour une tension d'alimentation u =10V, ne pas dépasser 0.284s de tps de simupour ne pas dépasser les 90° max de teta
Ce fichier n'est qu'une simple version de validation du modèle :Les gains ne sont pas réglés, et l'échelon de position en consigne n'est pas physique
(le système étant d'ordre 3, il faudrait que la dérivée 3ème de teta soit définie et continue
x_ref
x_1
Rc5
vitesse
teta_ref
teta_
R10
teta
Rc8
position x
Rc10
position teta
Rc11
position beta
R11
integrateur
i_ref
i_
R9
d_teta_d_beta1
R7
d_teta_d_beta
d_beta_ref
d_beta_
Rc1
courant
Rc2
couple
R8
beta_x
beta_ref
beta_
45*pi/180
U_cst1
10
U_cst
U_
R1c
Resistance
K
Ke_Kt
R5b
Inertie_Equivalente
R1b
Inductance
R4
Frottement_VisqueuxR3
Force_Electromotrice
Autoplot
Dbl Clk to plotthe results
init_simu.m
Dbl Clk for Init R6
Couple_Poids
R2
Couple_Electromagnetique
CfCf
Cem_
C_ref
R1a
Bilan_Tension
R5a
Bilan_Couple
Modèle de connaissance du processus seul
Test de validation du modèle processus
Modèle simulink de validation du processus sans réglage des gainset sans commande avec PID
Le réel
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250
10
20
30
40
50
60
70
80
90
temps en s
Ang
le t
eta
en d
eg
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16
temps
teta
En conclusion
L’ Etudiantà partir de l’étude de solutions industrielles abordées en
TPTD
Cours
Mobiliser des savoirs
Faire preuve d’abstractio
n
Développer rigueur et analyse
Prendre des initiatives
Choisir les bons outils Mettre en
œuvre des savoir-faire