GEL 2004 Design II (modélisation)

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Emmanuel Papineau
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1 GEL 2004 Design II (modélisation) Moteur de réglage de l angle de clé (version préliminaire) Département de génie électrique et de génie informatique

2 Sommaire Introduction Asservissement de fréquence Moteur de réglage de l angle de clé Servomoteur: constitution, caractéristiques, commande Modélisation Conclusion Hiver 2011 GEL 2004 Design II (modélisation) 2

3 Rappel Objectifs du Projet Prototype d oscillateur auto entretenu et accordable basé sur une corde vibrante Outil de CAO modulaire dans MATLAB / SIMULINK

4 Rappel Processus s de Conception PROTOTYPE Gestion De Projet SIMULATION MODELISATION EXPÉRIMENTATION SIMULÉE IDENTIFICATION OPTIMISATION VALIDATION ANALYSE & FORMULATION OUTIL CAO

5 Asservissement de fréquence Actionneur Réluctance Commande Auto-entretien Corde Vibrante Capteur Position Fréquence Système Réglage g Tension Commande accord Horloge externe

6 Chaîne de commande asservissement de fréquence Corde Vibrante Capteur Fé Fréquence Commande (comparateur de phase, Filtre, ) Système Réglage Tension Tension de la corde Horloge externe

7 Chaîne de commande asservissement de fréquence Horloge externe Corde Vibrante Capteur Fréquence Commande comparateur de phase, Filtre, Mise en Forme Impulsion Commande Moteur De réglage Angle de clé Vis sans fin Clé d accord Tension Corde

8 Moteur de réglage de l angle de clé Position Angulaire référence Moteur de réglage Angle de clé Angle Clé d accord Technologie: Servomoteur de réglage position angulaire à commande par largeur d impulsion i

9 Servomoteur de réglage de position angulaire Servomoteur Heavy Duty S666 STD GWS

10 Specs principales S666 STD Vitesse (sec/60 ) Couple (kg.cm) 4.8V Servomoteur Heavy Duty S666 STD GWS std IMPORTANT: l'axe de sortie du S666 STD n'effectue pas une rotation complète sur 360

11 Servomoteur r Un «servomoteur» est un moteur asservi en position. Principales composantes: moteur à courant continu à aimants permanents réducteur de vitesse à engrenages (multiplie le couple du moteur & réduit sa vitesse pour les applications de positionnement mécanique) potentiomètre solidaire de l axe qui sert de capteur de position de celui-ci i (résistance du potentiomètre proportionnelle à la position angulaire de l axe de sortie par rapport à une référence (butée)) circuit de puissance qui alimente le moteur à tension variable pour faire varier sa vitesse (pour atteindre rapidement la position de référence) circuit de commande qui permet d asservir la position du moteur à une position de référence en minimisant l erreur avec la position mesurée par le potentiomètre (circuit de puissance & de commande implantés dans des circuits intégrés pour les applications de faible puissance)

12 Servomoteur r S666 STD Moteur Potentiomètre Réducteur Engrenages Circuit commande Circuit Puissance

13 Documentation M51660L Circuit de commande de position implanté dans Servomoteur S666 STD eet/mitsubishielectriccorporation/mxyy zzzr.pdf Hobby Servo Fundamentals (à lire) XT/NTRAK2002/ pdf

14 Fonctionnement du Servomoteur r Pour positionner axe de sortie, il faut envoyer une impulsion de tension sur entrée de commande Durée impulsion fixe la référence de l angle de rotation axe de sortie Durée impulsion variable comprise entre 1ms & 2 ms : 1ms (butée gauche) 2 ms (butée droite) 1.5 ms (centre)

15 Fonctionnement du Servomoteur r Si on veut maintenir en permanence la position du servomoteur il ne faut pas cesser de lui envoyer un signal de position de référence (sinon le moteur n est plus alimenté, la tension n est plus vraiment appliquée sur la corde bien que la vis sans fin ne soit pas réversible et la position peut varier..) La dynamique de l asservissement de position dépend: du couple résistant sur l arbre (exercé par la force de résistance à l allongement de la corde et les forces de frottement à travers la vis sans fin de la clé d accord), des caractéristiques du moteur & des réglages internes du régulateur de position que l utilisateur ne peut pas modifier Après l envoi d une référence de position, l asservissement Après l envoi d une référence de position, l asservissement atteint la consigne après un délai variable.

16 Fonctionnement du Servomoteur r Dans le pire des cas, le délai variable peut être estimé à priori entre 20 et 40 ms (il faut l identifier expérimentalement!) Il faut donc envoyer en permanence des impulsions de référence en respectant un certain délai (dont la valeur exacte n est pas critique mais qui a une valeur minimale et une valeur maximale). Si on répète les impulsions trop vite (avec un délai de 10ms par exemple), le servomoteur sera instable (bruit caractéristique dans engrenages) Si on répète les impulsions trop lentement (avec un délai de 80ms par exemple), le servomoteur cessera d être alimenté et la position (donc la tension) ne sera plus maintenue.

17 Modélisation Chaque bloc de la chaîne de commande de l asservissement de fréquence peut être modélisé, pour être implanté dans Simulink Les paramètres manquants doivent être identifiés (exemple rapport de réduction de la vis sans fin de la clé, etc ) RAPPEL IMPORTANT: LE SERVOMOTEUR NE DOIT RAPPEL IMPORTANT: LE SERVOMOTEUR NE DOIT PAS ÊTRE DÉMONTÉ NI MODIFIÉ!!!

18 Conclusion

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