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ENSAM. lle. Méthodologie dans l’analyse des systèmes CPGE – PT « Enseigner en PT / PTSI » Journée d’information et d’animation de l’IGEN STI Pierre-Jean BARRE & Jean-Paul HAUTIER Equipe de recherche CEMASYC - Activité “CEMODYNE”

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Presentation Transcript

  1. ENSAM lle Méthodologie dans l’analyse des systèmes CPGE – PT « Enseigner en PT / PTSI » Journée d’information et d’animation de l’IGEN STI Pierre-Jean BARRE & Jean-Paul HAUTIER Equipe de recherche CEMASYC - Activité “CEMODYNE” Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance de Lille (L2EP) ENSAM, 8 Bd Louis XIV, 59046 Lille Cedex

  2. ENSAM Méthodologie dans l’analyse des systèmes CPGE – PT « Enseigner en PT / PTSI » Journée d’information et d’animation de l’IGEN STI • Contexte & problématique • Démarche d’analyse des systèmes • Application à un robot cartésien à dynamique élevée • Conclusions

  3. Objectif : augmentation de la productivité • Augmenter la productivité d’une machine-outil implique : • - Réduire le temps d ’usinage • - Réduire le temps de changement d’outil • - Augmenter la précision en suivi de trajectoire • - Améliorer le comportement vibratoire • - Gérer l’énergie • - …

  4. Quel est le problème !!? Mode n°1 : 44.17 Hz Amortissement : 0.05 Rigidité modale : 2.78e8 N/m Rigidité dynamique : 1.39e7 N/m Masse modale : 3609 kg AEROMILL

  5. FAO AUTOMATIQUE La résolution passe par une approche système ! MECANIQUE

  6. FAO AUTOMATIQUE La résolution passe par une approche système ! MECANIQUE

  7. Commande DCN Planification P r o j e c t i o n Axe i Asservissement Perturbations Programme NC Vitesse, précision Equipe de Recherche Objectif : « Améliorer » les performances des machines de production à dynamique élevée en agissant sur leur commande. Pièce usinée Pièce théorique Contrôle CFAO Axe Machine Processus de coupe Programme ISO

  8. Commande DCN Planification P r o j e c t i o n Axe i Asservissement Perturbations Programme NC Vitesse, précision Equipe de Recherche Objectif : « Améliorer » les performances des machines de production à dynamique élevée en agissant sur leur commande. Pièce raboutée Contrôle Profil théorique Organe terminal Axe robot Programme ISO

  9. Retours d’état • Observateurs d’état non mesurés • possibilité de prise en compte des souplesses structurelles • Formalismes rigoureux dans l’espace d’état • Commandes auto-adaptatives • Évolution en ligne des paramètres de réglage • Synthèse complexe, mais réglage plus simple • Plus intuitive… II –Les domaines innovants : • la planification de trajectoire • le retour d’état ou l’adaptation en ligne [M'SAAD - 2000] [OTTEN et al 1997] [YAO - 1999] [BRAEMBUSSCHE et al - 1998] [ERKORKMAZ(3) - 2001] [RENTON - 2000] Etat de l’art I –Des besoins forts au niveau de la compréhension du système : - pour le modéliser - pour optimiser la commande actuelle

  10. 30000mm/min 11500mm/min 13400mm/min 19000mm/min 440mm/min 230mm/min 25800mm/min 25800mm/min 9400mm/min R2 2=F²/R2 1=F²/R1 R1 Suivi de trajectoires

  11. Avec contrôle de vitesse Sans contrôle de vitesse Suivi de trajectoires

  12. Suivi de trajectoires Formulation mathématique de l’erreur de profil (droite/cercle/raccordements) :

  13. Commande DCN Planification P r o j e c t i o n Axe i Asservissement Comportement vibratoire et Tcy Pièce théorique CFAO Axe Machine Processus de coupe Programme ISO

  14. Choix d’une commande ??? SIEMENS NUM FANUC Commande adaptative Commande avec observateurs Commande par retour d’état Techniques de placement de pôles Réseaux neuronnes ? Commande à modèles

  15. Architecture classique d’une commande industrielle

  16. Application : démonstrateur T1T2

  17. Que cherche t-on à faire ??! REDRESSEUR HACHEUR MOTEUR REDUCTEUR SYSTEME DE TRANSFORMATION DE MOUVEMENT + CHARGE Position de l’arbre de sortie COMMANDE RAPPROCHEE Tension de référence ?

  18. TENSION COURANT COUPLE VITESSE POSITION CAUSE EFFET CAUSE EFFET CAUSE EFFET CAUSE EFFET Le système est un opérateur orienté (causalité) REDRESSEUR HACHEUR MOTEUR REDUCTEUR SYSTEME DE TRANSFORMATION DE MOUVEMENT + CHARGE Position de l’arbre de sortie COMMANDE RAPPROCHEE Tension de référence

  19. Manipulation énergétique … Commander un système = Contrôler les énergies stockées et les pertes Modéliser = Représenter les énergies Position de l’arbre de sortie COMMANDE RAPPROCHEE Tension de référence ? = symbole des transformations énergétiques

  20. Interprétation abstraite Analyse dans le réel Solutions de représentation MODELISATION Méthodes d’Expertise Techniques de construction SYSTEME MODELE Technologies de réalisation Méthodes d’étude Travaux dans Le réel Travaux dans l’univers du modèle CONCEPTION Interprétation concrète Démarche adoptée SYSTEME REEL

  21. Interprétation abstraite Analyse dans le réel Solutions de représentation MODELISATION Méthodes d’Expertise Techniques de construction SYSTEME MODELE Technologies de réalisation Méthodes d’étude Travaux dans Le réel Travaux dans l’univers du modèle CONCEPTION Interprétation concrète Recherche d’un modèle …en vue d’élaborer la commande SYSTEME REEL SYSTEME REEL

  22. A partir d’un système réel ….. SYSTEME REEL Dassault Aviation (Seclin)

  23. Interprétation abstraite Solutions de représentation MODELISATION Méthodes d’Expertise Techniques de construction SYSTEME MODELE Technologies de réalisation Méthodes d’étude Travaux dans Le réel Travaux dans l’univers du modèle CONCEPTION Interprétation concrète Recherche d’un modèle …en vue d’élaborer la commande Analyse dans le réel

  24. Analyses fréquentielle et temporelle Analyse dans le réel Réponse à l ’outil sous une accélération en x de 5 m/s² et un jerk de 35 m/s3

  25. Interprétation abstraite MODELISATION Méthodes d’Expertise Techniques de construction SYSTEME MODELE Technologies de réalisation Méthodes d’étude Travaux dans Le réel Travaux dans l’univers du modèle CONCEPTION Interprétation concrète Recherche d’un modèle …en vue d’élaborer la commande Solutions de représentation

  26. Recherche d’un modèle …en vue d’élaborer la commande Solutions de représentation <100 Hz 300 Hz >500 Hz

  27. Interprétation abstraite MODELISATION Méthodes d’Expertise Techniques de construction Technologies de réalisation Méthodes d’étude Travaux dans Le réel Travaux dans l’univers du modèle CONCEPTION Interprétation concrète Recherche d’un modèle …en vue d’élaborer la commande SYSTEME MODELE

  28. mc1 mc2 Recherche d’un modèle GIC …en vue d’élaborer la commande SYSTEME MODELE

  29. Recherche d’un modèle …en vue d’élaborer la commande Interprétation abstraite MODELISATION Méthodes d’Expertise Techniques de construction Technologies de réalisation Méthodes d’étude Travaux dans Le réel Travaux dans l’univers du modèle CONCEPTION Interprétation concrète

  30. Recherche d’un modèle …en vue d’élaborer la commande Interprétation abstraite MODELISATION Méthodes d’Expertise Techniques de construction Technologies de réalisation Méthodes d’étude Travaux dans Le réel Travaux dans l’univers du modèle CONCEPTION Interprétation concrète

  31. – Force d’encoches : Cogging 1 – Force d’extrémités 2 – Dissymétrie des bobinages 3 – Saturations des flux 4 – Frottements 5 – Cabrage du primaire 6 La démarche est identique sur le constituant PMLSM

  32. Plateforme technologique : validation de la démarche …….. Et bien d’autres !!

  33. ENSAM Méthodologie dans l’analyse des systèmes CPGE – PT « Enseigner en PT / PTSI » Journée d’information et d’animation de l’IGEN STI M’enfin ….tu sais pas ça !??? C’est pourtant simple !! SB Avez-vous des questions ????

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