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Macha, Journée S3, Janvier 2007 1 MACHA : banc dessais pour la commande et la surveillance dun système mécanique MACHA = Mécanisme Avec Chariot M. Vergé

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1 Macha, Journée S3, Janvier 2007 1 MACHA : banc dessais pour la commande et la surveillance dun système mécanique MACHA = Mécanisme Avec Chariot M. Vergé LMSP ENSAM 151 Bd de lhôpital 75013 Paris Michel.verge@paris.ensam.fr

2 Macha, Journée S3, Janvier 2007 2 I. Photos Point A Point B Moteur

3 Macha, Journée S3, Janvier 2007 3 Photos Moteur Parvex Frein Courroie Réducteur

4 Macha, Journée S3, Janvier 2007 4 Photos Capteur magnétostrictif Aimant Chariot Liaison glissière

5 Macha, Journée S3, Janvier 2007 5 II. Modèles Configuration à 1, 2 ou 3 ddl 1 dll : 1seul moteur et le seul angle dinclinaison de la poutre. 2 dll : moteur droit. Point A fixe. q= position chariot et angle dinclinaison de la poutre 2dll : deux moteurs, mais chariot bloqué. 3 dll : deux moteurs. q= position chariot et position point A et position point B Importance du frottement sec, car le chariot na pas dactionneur.

6 Macha, Journée S3, Janvier 2007 6 2.1 Notations B F2 G3G3 G5G5 h L1 L x A d X0

7 Macha, Journée S3, Janvier 2007 7 DescriptionNotationValeur Distance entre G5 et laxe de la poutre h0.10 m Distance entre A et Bd1.44 m Longeur de la poutreL2.20 m Distance entre A et cdm G3L10.72 m Masse de la poutreM318.0 kg Masse du chariotM52.86 kg Inertie de la poutreJ29.04 kg. m² Constante du MoteurKmot1.7 Nm/V

8 Macha, Journée S3, Janvier 2007 8 2.2 Modèle complet à 3 dll. Soit par Bond Graph, soit par Lagrange. Hypothèse : aucun couple créé par les glissières en A et B Avec : F1 = 1.7*57.4 U1

9 Macha, Journée S3, Janvier 2007 9 h négligé, modèle obtenu par BG

10 Macha, Journée S3, Janvier 2007 10 Modèle BG

11 Macha, Journée S3, Janvier 2007 11 Commentaires Modèle non linéaire. Géométrie différentielle applicable si frottement est considéré visqueux. Plusieurs lois de commande applicables: Commande par bouclage linéarisant: très bon en simulation mais peu robuste en expérimentation. Commande quadratique (sans observateur).

12 Macha, Journée S3, Janvier 2007 12 2.2 Exemple de commande : quadratique Vecteur détat étendu : lerreur statique dépend du frottement sec considéré comme incertitude.

13 Macha, Journée S3, Janvier 2007 13 Commande quadratique. Comparaison simulations expériences. Note : le frottement sec provoque des oscillations et une légère erreur statique. Consigne : déplacer le chariot de 0.5 m.

14 Macha, Journée S3, Janvier 2007 14 2.3 Modèle 2 ddl point A fixe, un seul moteur : h = 0.10 m. Plusieurs lois de commande, mais difficulté car aucun actionneur sur la composante x5 (notée x ici). Nous avons testé la commande par modes glissants, et la commande adaptative où lon identifie le frottement sec.

15 Macha, Journée S3, Janvier 2007 15 Commande par mode glissants Dans la commande par modes glissants, le frottement sec est considéré comme lincertitude. Soumis à : 15th Mediterranean Conference and Control Med07 Commande Avec :

16 Macha, Journée S3, Janvier 2007 16 Commande par mode glissants Erreur statique = 1.5 cm Résultats, essai réel Rotation : chattering et bruits

17 Macha, Journée S3, Janvier 2007 17 Commande par mode glissants

18 Macha, Journée S3, Janvier 2007 18 2.4 Modèle 2dll, chariot bloqué, deux moteurs. Géométrie différentielle applicable. Bons résultats, sans erreur statique.

19 Macha, Journée S3, Janvier 2007 19 Commande par bouclage linéarisant Structure de commande à 2 niveaux régulateur externe de type RST sur 2 systèmes découplés bouclage linéarisant effectuant le découplage

20 Macha, Journée S3, Janvier 2007 20 Commande par bouclage linéarisant Bouclage linéarisant

21 Macha, Journée S3, Janvier 2007 21 Commande par bouclage linéarisant Expérimentation. Consigne : faire pivoter sans modifier le cdg G3. Imacs Juillet 2005

22 Macha, Journée S3, Janvier 2007 22 Film: faire pivoter et déplacer le cdg G3

23 Macha, Journée S3, Janvier 2007 23 2.5 Modèle du frottement sec. Modèle retenu, frottement sec (IFAC Prague Juillet 2005) PoutreChariot fc coefficient de Coulomb9.898 N 91 N fs coefficient de stiction10.95 N 69 N fv coefficient visqueux42.40 N/(m/s) 150 N/(m/s) Cs coefficient de l exponentielle de la stiction 50 s/rad 100 s/m u = vitesse linéaire Identification par algorithmes génétiques

24 Macha, Journée S3, Janvier 2007 24 Frottement sec du chariot

25 Macha, Journée S3, Janvier 2007 25 Frottement sec sur la glissière en B

26 Macha, Journée S3, Janvier 2007 26 Conclusions Bancs dessais modulaire, modèle satisfaisant. Expérimentation simplifiée grâce à Simulink, Dspace. Plusieurs étudiants ont utilisé ce banc dessais et ils ont réalisé et expérimenté des commandes. Faiblesse des observateurs détat. Bonne concordance simulation expérimentation Niveau de bruit non négligeable.

27 Macha, Journée S3, Janvier 2007 27 Perspectives Travail à faire Surveillance des capteurs Redondance de capteur de déplacement vertical. Qualité des modèles, mais attention à celui du frottement Surveillance des moteurs. Surveillance du frottement sec. Difficulté de réaliser un défaut réel

28 Macha, Journée S3, Janvier 2007 28 Bibliographie M. VERGÉ Friction identification with genetics algorithms. IFAC World Congress Praha Juillet 2005 M. VERGÉ Non linear control of a laboratory test bed. IMACS World Congress, Paris Juillet 2005 M. VERGÉ Modélisation pour lingénieur, approche par Bond Graph. Congrès Européen des Sciences et Systèmes, Paris Septembre 2005

29 Macha, Journée S3, Janvier 2007 29 Merci !


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