Paris, Novembre 2004 Claude BERGMANN, IGEN Présentation repère pour la formation du BTS «...

Paris, Novembre 2004Cla

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Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »Présentation repère pour la formation du BTS « Systèmes électroniques »

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Séminaire du BTS« Systèmes électroniques »

« Le système: de la simulation

à la réalité»


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Les contraintes du système virtuel

1. Un outil de simulation pour quelles utilités ?

2. Critères de choix : un logiciel « ouvert »

3. La simulation des systèmes linéaires, quels pièges, quels modèles, quels logiciels ?

4. La simulation des systèmes mixtes (linéaires et discrets)

5. La simulation des systèmes non linéaire.

6. La programmation quel langage ?


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Un outil de Un outil de simulation pour quelles utilités ? pour quelles utilités ?La gestion de projetLa gestion de projet

-La conception partielle d’un système électronique ou d’une fonction se réalise à partir d’un cahier des charges dans lequel est consigné l’ensemble des contraintes. Un diagramme sagital, en particulier, décrira les relations environnementales à respecter.

-Les outils de l’étude et de la conception passent par une phase de recherche de fonctions (programmées ou intégrées) et une phase de simulations partielles.

-Les phases de conception et de réalisation s’appuient sur l’utilisation de chaînes logicielles de simulation et de CAO (routeurs), qui peuvent être complétées par des outils CEM.

-Dans la gestion du projet, la phase expérimentation est intégrée et permet souvent de paramétrer les outils de CAO et de cerner la réalisation finale.


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Critères de choix : un logiciel « ouvert » et « ergonomique »

-« Calculette vectorielle »

-Ergonomie Graphique

-Exemples d’application

-1 Représentation d’un système triphasé

-2 Une transformation complexe

-3 Fonction AD2S100 (Analog Device)

-4 Redressement avec un filtrage capacitif.


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Représentation d’un système triphasé


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Une transformation complexe


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Fonction AD2S100 (Analog Device): la transformée de Park


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Redressement avec un filtrage capacitif.


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La simulation des systèmes, quels pièges, quels modèles, quels logiciels ?

-L’utilisation de logiciels de simulation nécessite une bonne connaissance des modèles utilisés.

-Une échelle de temps à pas variable ou à pas fixe doit pouvoir être choisie par l’utilisateur ainsi que les conditions initiales.

-Les méthodes d’intégration doivent être adaptées aux systèmes simulés (Euler, Gear, Trapèze)

-Les passages par zéro des variables doivent pouvoir être détectés avec une précision réglable.

-La simulation n’exclut pas une bonne connaissance de la fonction étudiée.


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Exemple l’oscillateur Colpitts avec le logiciel


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l’oscillateur Colpitts avec le logiciel

-La mise en équation nécessité de rechercher les variables d’état:

-3 variables: le courant iL et les tensions Vc1 , Vc2

-Les équations de réseau (le transistor en base commune)

-Les conditions initiales .

-La solution ne dépend que du régime libre:

-Les conditions d’oscillation sont données par le déterminant de la matrice .

-Les conditions d’oscillation: 2 pôles imaginaires purs et un pôle réel stable.

-L’amplitude est limitée par les non linéarités (saturation des éléments actifs, le transistor dans cet exemple).

10{ . } .pX p A X

******************************************0X**************

1{ . }p A


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Le modèle avec le logiciel

1 1

2 2

0 / . 1/

0 ( 1) / . 1/

1 1 0

r c c

A r c c

1

0 2

L

Vc

X Vc

i

**************


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La simulation des systèmes mixtes (linéaires et discrets)


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La simulation des systèmes non linéaires

Prise en compte des charges stockées dans une diode


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Expérimentation


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Modéliser à l’aide d’une simulation par éléments finis

Rappels équations locales de Maxwell en électromagnétisme:

0

( ). . et

( ) 0r

Rot H JB H

Div B

********************************************************

**************

Existence d’un potentiel vecteur :

Particularités de la représentation en 2D:

Un contour C

A(y)

A(y+d)

.L z

. ( ) ( )L A y A y d Pour une section S

= z zx y

A AB i B j i j

y x

zA


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Modéliser un circuit magnétique à l’aide d’un calcul par éléments finis


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La Programmation, quel langage ?


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La programmation: Une approche graphique

1. Le langage est indépendant de la cible.

2. Une description par étapes (état stable).

3. Activations parallèles ou séquentielles des étapes.

4. Une description des transitions:• Transition conditionnelle,• Prise en compte des évènements extérieurs,• Actions dans les transitions.

5. Appels de sous-fonctions

6. Prise en compte des contraintes liés au temps réels


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Exemple:une alarme domestique


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Simulation de l’alarme domestique


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Conclusion

• il n’existe pas un logiciel unique….

• Un logiciel est un outil complémentaire de l’action pédagogique.

•La modélisation ne peut se faire sans l’expérimentation

• La connaissance des limites des modèles est indispensable.

• L’utilisation des logiciels doit être est centrée sur les systèmes électroniques étudiés.

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