PLAN DE COURS Automne 2008

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1 PLAN DE COURS Automne 2008 GML A Automatisation des procédés Informations générales Crédits : 3 Temps consacré : Formule pédagogique : LR Préalable(s) : GML Concomitant(s) : aucun Site Web : aucun Intranet Pixel : Enseignant(s) : Hodouin, Daniel daniel.hodouin@gmn.ulaval.ca Responsable : à déterminer Description sommaire Schémas fonctionnels. Modèles discrets. Transformées en Z 1. Simulation de boucles de contrôle. Boucles de commande en anticipation et rétroaction. Instrumentation pour la régulation des procédés industriels. Spécifications des performances des boucles de contrôle. Commande PID et commande par modèle interne. Laboratoires sur simulateur. Horaire et disponibilités Plages normales : Mercredi 10h30 à 12h30 PLT 2548 Vendredi 08h30 à 11h30 PLT 2548 Dépannages : aucun Disponibilité de l'enseignant : (du 2 sept. au 12 Mardi 14h00 à 17h00 PLT 1745A déc.) Jeudi 14h00 à 17h00 (du 2 sept. au 12 PLT 1745A déc.) Aide à l'enseignement : (du 2 sept. au 12 Vendredi 00h00 à 00h00 PLT 1751 déc.) Objectifs Le cours vise à donner à l'étudiant ou l'étudiante une formation qui lui permette: 1/7

2 de comprendre les structures de base des systèmes automatisés en boucle ouverte (anticipation ou feed forward en anglais) ou en boucle fermée (rétroaction ou feed back en anglais). d'analyser les comportements dynamiques des systèmes de production grâce à des formalismes mathématiques simples ne faisant appel qu'aux représentations en temps discrets compatibles avec l'utilisation des ordinateurs de contrôle modernes. d'énoncer les objectifs à atteindre pour un procédé que l'on désire automatiser. de régler les régulateurs automatiques classiques que l'on trouve dans l'industrie (PID). de concevoir des régulateurs automatiques spécifiques dédiés à l'automatisation des procédés par des ordinateurs industriels. de simuler le comportement dynamique de procédés contrôlés par ordinateur et d'étudier leur comportement avant l'implantation en usine. Déroulement du cours Cours magistraux : Le cours est dispensé en suivant le manuel du professeur que les étudiant(e)s doivent se procurer. Le cours comporte normalement quatre heures par semaine d'exposés magistraux (mercredi 10h30 12h20; vendredi 8h30 10h20). Méthode de travail : Comme pour les autres cours où le contenu s'édifie de façon pyramidale et continue, il est important de travailler avec régularité, sans attendre l'échéance des examens, car la matière demande un travail d'assimilation progressive, où chacune des parties du cours est indispensable aux autres. Il est aussi très utile de consulter ses courriels, car le professeur et l'assistante envoient à l'occasion des compléments d'information sur les devoirs ou sur les horaires. Contenu 2/7

3 Ce cours constitue une introduction à l'automatique, une discipline à laquelle tout(e) ingénieur(e) aura affaire au cours de sa carrière qu'il ou elle soit en charge de la production, de la conception, de l'entretien, de la recherche ou de l'analyse et du contrôle de qualité. Même s'il exerce des fonctions de gestion, l'ingénieur est responsable des choix concernant les systèmes d'automatisation et de leur impact sur la gestion du personnel. C'est cependant l'ingénieur de procédés responsable de la production qui est le plus susceptible de faire face aux problèmes de l'automatisation de la production, car c'est la méthode de base permettant la régulation des opérations, et le contrôle de la qualité et des coûts de production. Avec l'avènement de systèmes informatiques modernes permettant la gestion en temps réel des nombreuses mesures disponibles dans un atelier de production, l'automatique, en temps qu'ensemble de méthodes permettant le traitement de l'information et la prise de décision en ligne, est devenue un savoir faire incontournable de la boîte à outils de l'ingénieur. L'automatisation des systèmes de production repose sur deux volets techniques complémentaires : le matériel (capteurs, actionneurs et ordinateurs) et le logiciel (méthodes de traitement de l'information en temps réel). L'analyse des problèmes industriels depuis une vingtaine d'année montre d'une façon claire que ce qui constitue souvent un goulot d'étranglement dans l'application de l'automatisation est le volet logiciel. C'est pourquoi ce cours vise d'abord à faire connaître les aspects logiciels du contrôle automatique des procédés. De plus les problèmes d'équipements sont spécifiques à un type de procédé et les technologies évoluent rapidement, ce qui rend leur enseignement peu utile, alors que la logique des méthodes de contrôle est universelle et constitue une discipline bien stabilisée. Ce cours est donc très peu spécialisé et vise à donner une culture technique très utile pour les étudiants des programmes du département, et même d'autres départements, quelques soient leurs orientations de carrière. Consignes sur les travaux Devoirs : Le cours comporte quatre devoirs d'approfondissement des connaissances à réaliser en équipe de deux personnes : Devoir 1 : dynamique des procédés Devoir 2 : identification d'un modèle de procédé Devoir 3 : conception d'un régulateur PID Devoir 4 : conception de régulateurs à modèle intégré Dépannage : Le dépannage sera centré sur les devoirs et quelques exercices ciblés. Le dépannage est conçu pour répondre à des questions que les étudiants auront à propos d'exercices ou de devoirs qu'ils auront travaillés au préalable. Normalement l'assistante ne présentera pas de façon magistrale des solutionnaires des exercices. Sa disponibilité sera le vendredi matin de 10h30 à 12h20 en classe (local PLT 2548) ou au local PLT Modalités d'évaluation 3/7

4 Examen Date Heure Pondération de la note finale Document(s) autorisé(s) EXAMEN 1 Vendredi 24 octobre h30 à 11h % Tout EXAMEN FINAL Vendredi 12 décembre h30 à 11h % Tout Travail Équipes Date Heure Pondération de la note finale IDENTIFICATION 1 à 2 Jeudi 28 août h % SIMULATION 1 à 2 Jeudi 25 septembre h % RÉGULATEUR PID 1 à 2 Mercredi 5 novembre h % RÉGULATEUR MI 1 à 2 Mercredi 10 décembre h % Détails sur les modalités d'évaluation L'évaluation est faite à l'aide de deux examens et quatre devoirs répartis sur la session. Les examens seront d'une durée de 2h50 et compteront chacun pour 35% de la note finale. Les travaux, sous la forme de quatre devoirs à remettre par groupe de deux étudiants, vaudront 30% (7, 7, 8, 8) Pour réussir ce cours, il faut obtenir une moyenne aux examens supérieure à 46% et une note globale d'au moins 50%. La cote D est automatiquement attribuée lorsque la moyenne aux examens est entre 46 et 50% et la note globale supérieure ou égale à 50%. Pour une note à l'examen supérieure à 50%, les cotes sont attribuées à partir de la note globale sur la base des correspondances suivantes : De 50 à 54 : D De 54 à 58 : D+ De 58 à 62 : C 4/7

5 De 62 à 65 : C De 65 à 68 : C+ De 68 à 71 : B De 71 à 74 : B De 74 à 78 : B+ De 78 à 82 : A De 82 à 88 : A De 88 à 100 : A+ Les cotes peuvent être modifiées en fonction de l'histogramme réel des notes obtenues, de façon à ce que la moyenne du groupe corresponde aux moyennes obtenues par les cohortes d'étudiant(e)s de même niveau ayant suivi ce cours dans le passé, et de façon à éviter des notations inéquitables au voisinage des frontières de changement de cote. Échelle des cotes Échelle des cotes A+ [ ] A [ ] A [ ] Réussite B+ [ ] B [ ] B [ ] Réussite C+ [ ] C [ ] C [ ] Réussite D+ [ ] D [ ] Réussite E [ ] X Échec Abandon sans échec (dans les délais prévus) Bibliographie Computer Process Control, P.B. Deshpande, R.H. Ash, Instrument Society of America. Théorie et calcul des asservissements linéaires, J Ch. Gilles, P. Decaulne, M. Pélegrin, Dunod. A Practical Guide to Process Controls in the Minerals Industry, B.C. Flintoff, A.L. Mular 5/7

6 Chemical Process Control, An Introduction to Theory and Practice, G. Stephanopoulos, Prentice Hall. La commande des procédés industriels, A. Pomerleau, Hermès. Identification et commande des systèmes. I.D. Landau, Hermès. Automatique, Ph. de Larminat, Hermès. Logiciels Matlab Simulink et Excel Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation L'utilisation d'appareils électroniques (cellulaire ou autre appareil téléphonique sans fil, pagette, baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d'une séance d'évaluation et de toute autre activité durant laquelle l'enseignant l'interdit. De plus, seuls certains modèles de calculatrices sont autorisés durant les séances d'évaluation. Pour l'année , les modèles suivants sont autorisés : Hewlett Packard Texas Instrument Sharp Casio HP 20S, HP 30S, HP 32S2, HP 33S TI 30Xa, TI 30XIIB, TI 30XIIS, TI 36X, BA35 EL 531*, EL 546*, EL 520* ASIO FX 300 MS, FX 300W Plus * Calculatrices Sharp: sans considération pour les lettres qui suivent le numéro Dans tous ces cas, la calculatrice doit être validée par une vignette autocollante émise par la COOP étudiante ZONE. Information spécifique aux étudiants de l'école d'actuariat Les calculatrices autorisées lors des examens sont uniquement les modèles reconnus par les associations professionnelles pour leurs examens soit : BA 35 de Texas Instrument BA II Plus BA II Plus Édition Professionnelle TI 30Xa TI 30X II (IIS Solar ou IIB batterie) Politique sur le plagiat et la fraude académique L'Université Laval possède des dispositions relatives au plagiat et à la fraude académique. Le «Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'université Laval» est disponible à cette adresse Ce texte encadre les activités sanctionnées sur le plan du plagiat, de la tricherie et de la fraude académique. Ces mesures ont été mises en place afin de protéger l'intégrité académique au sein de l'institution «dans le but de préserver la crédibilité des 6/7

7 attestations ou des diplômes délivrés et afin de s'assurer que les relevés de notes et les diplômes témoignent de la compétence et de la formation réelle des étudiants». Parmi les infractions académiques, l'article 28 répertorie différentes infractions reliées au plagiat: copier un document; utiliser l'oeuvre d'autrui, en tout ou en partie, sans en mentionner la source; soumettre le même travail dans deux cours différents à l'insu des enseignants; etc. Ce règlement s'attribue à toutes les activités exigées de l'étudiant dans le cadre de son cours et de son programme d'études. Les conséquences peuvent mener à une réprimande, une mise en probation, l'attribution d'une cote «R», une suspension d'inscription à l'université, le congédiement, une expulsion ou au rappel du diplôme de l'individu. 7/7