lle Méthodologie dans l’analyse des systèmes ENSAM 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 lle

Méthodologie dans l’analyse des systèmes 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

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 - …

Quel est le problème !!? AEROMILL 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

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

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

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

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

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

Suivi de trajectoires R2 2=F²/R2 1=F²/R1 R1 30000 mm/min

Sans contrôle de vitesse Avec contrôle de vitesse Suivi de trajectoires Sans contrôle de vitesse Avec contrôle de vitesse

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

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

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

Architecture classique d’une commande industrielle

Application : démonstrateur T1T2

SYSTEME DE TRANSFORMATION Position de l’arbre de sortie 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 ?

SYSTEME DE TRANSFORMATION Position de l’arbre de sortie 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 COURANT COUPLE VITESSE POSITION CAUSE EFFET TENSION

? 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Méthodologie dans l’analyse des systèmes 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 ????