Avant-propos. Les auteurs, Gérard COLOMBARI Jacques GIRAUD Marseille août 2005 SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L INGÉNIEUR 1 RE ANNÉE

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Judith Desjardins
il y a 7 ans
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1 Avant-propos Dans la continuité du livre de Sciences Industrielles première année de 1997, l écriture de ce nouvel ouvrage a été rendue nécessaire par l évolution des sujets de concours et les changements de programme. Professeurs expérimentés en classes préparatoires, nous avons voulu que cet ouvrage aide dans leur tâche tous ceux qui souhaitent découvrir et comprendre les Sciences Industrielles pour l Ingénieur. Cependant nous avons pensé avant tout aux étudiants des classes préparatoires aux grandes écoles quelle que soit la filière qu ils ont choisie. Cet ouvrage s adresse aussi à tous les étudiants postbaccalauréat dans notre domaine. Des horaires limités et un programme ambitieux font qu il est difficile de tout comprendre et assimiler en classe. Aussi avons-nous voulu présenter un cours complet pour l ensemble du programme de sciences industrielles pour l ingénieur. Nous avons recherché une présentation didactique qui permette un travail autonome de l étudiant pour assimiler les connaissances du programme. Les six parties cours sont divisées en chapitres suivant la présentation du programme de ces classes ; chaque partie cours se termine par une synthèse qui est un résumé des notions à connaître absolument pour se lancer dans les exercices ; et elle comprend aussi une méthodologie, qui est un guide structuré définissant les principes de conduite des problèmes techniques associés à chaque domaine du programme. La compréhension et la mise en pratique de ces méthodologies permettront au lecteur de s assurer de sa bonne assimilation des concepts du cours. Par ailleurs pour conforter les connaissances et répondre aux questions des concours, il est indispensable d avoir pu faire de nombreux exercices. Nous avons voulu que cet ouvrage soit riche et original dans ce domaine. Ainsi le livre comporte plus de 120 exercices. Pour moitié, ces exercices sont issus de sujets de concours récents (dont les références sont précisées), et correspondent à des questions types posées à ces concours. Nous les avons sélectionnées pour leur caractère générique et formateur. Nous pensons que cela sera une aide précieuse dans la stratégie de la préparation. Des réponses et des corrigés succincts accompagnent les exercices. Notre discipline est liée aux évolutions industrielles contemporaines, aussi avonsnous pris en compte les nouvelles normes apparues depuis la sortie de notre premier ouvrage ; ainsi la partie consacrée aux systèmes séquentiels a été profondément revue à la suite de la parution de la nouvelle norme GRAFCET en Bon courage dans la préparation de vos concours. Les auteurs, Gérard COLOMBARI Jacques GIRAUD Marseille août

2 Sommaire Préface... 3 Avant-propos... 4 Sommaire... 5 Étude des systèmes 1. Étude fonctionnelle des systèmes Présentation générale Étude fonctionnelle des systèmes Étude structurelle des systèmes Synthèse 1. Pour faire le point des connaissances sur l étude des systèmes Méthodologie 1. Étude fonctionnelle des systèmes Cinématique du solide indéformable 2. Définitions des concepts utilisés en cinématique Référentiel : l espace-temps. Position d un point dans un référentiel Changement d espace Déplacements d un point par rapport à un repère Outils de dérivation vectorielle utilisés en mécanique Dérivée d un vecteur par rapport à un repère Dérivation composée d un vecteur Composition des vitesses de rotation Solide indéformable Champ des vecteurs vitesse d un milieu continu Solide indéformable, repères associés Propriétés du champ des vitesses d un solide indéformable Composition de mouvements de solides Applications Mouvements particuliers Mouvement plan sur plan Synthèse 2. Pour faire le point des connaissances sur les concepts utilisés en cinématique Synthèse 3. Pour faire le point des connaissances sur les outils de dérivation vectorielle Synthèse 4. Pour faire le point des connaissances sur la cinématique du solide Méthodologie 2. Techniques de calculs : vitesses et accélérations SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L INGÉNIEUR 1 RE ANNÉE 5

3 Modélisation cinématique et géométrique des liaisons 6. Liaisons entre deux solides Liaisons normalisées entre solides, degrés de mobilité entre deux solides liés Paramétrage géométrique de la situation d un solide par rapport à un autre Géométrie des contacts Chaînes de solides Chaînes ouvertes, fermées, complexes Liaison cinématiquement équivalente Graphe de structure Schéma cinématique Analyse géométrique d une chaîne fermée Analyse cinématique d une chaîne fermée (boucle) de solides Synthèse 5. Pour faire le point des connaissances sur la modélisation cinématique et géométrique des liaisons Méthodologie 3. Techniques de calculs : la vitesse de glissement Systèmes linéaires continus invariants 8. Introduction générale à l automatique Introduction Aspects généraux Divers systèmes automatiques Exemples Historique Structure d un système asservi Commande de système asservie ou en chaîne directe Commande en chaîne directe Perturbations Commande asservie Schéma-bloc général d un système asservi Comportement dynamique Exemples de systèmes dynamiques Équations différentielles d un système dynamique Outils de représentation des systèmes linéaires continus invariants Modélisation de la chaîne d énergie d un système asservi Entrées types (entrées canoniques) Systèmes linéaires continus invariants Fonction de transfert Schémas-blocs Algèbre des schémas Schémas physique et informationnel Fonctions de transfert : ordre et identification Système du premier ordre Système du second ordre Caractérisation de la fonction de transfert d un système Identification Performances des systèmes bouclés Caractéristiques comportementales

4 12.2. Précision Rapidité Dépassement Influence du gain de la chaîne directe sur le comportement temporel Réponse harmonique d une fonction de transfert du 1er ordre Étude harmonique Réponse harmonique : système du 1er ordre Réponse harmonique d un système du 2e ordre Technique de tracé d une fonction quelconque Étude de cas Asservissement de vitesse angulaire Asservissement de position angulaire Asservissement de position longitudinale (cas 1 Mesure directe de la position) Asservissement de position longitudinale (cas 2 Mesure indirecte de la position). 162 Synthèse 6. Pour faire le point des connaissances sur les systèmes linéaires continus invariants Méthodologie 4. Pour l étude des systèmes linéaires continus invariants Statique des solides 14. Modélisation des actions mécaniques Modélisation locale Modélisation globale d une action mécanique, torseur d effort associé Lois de Coulomb Résistance au roulement et au pivotement Liaisons sans frottement Isolement d un ensemble matériel Définition d un ensemble isolé Concepts d efforts extérieurs et intérieurs Principe fondamental de la statique Équilibre d un solide, équilibre d un ensemble de solides Principe fondamental de la statique, théorèmes généraux Applications Synthèse 7. Pour faire le point des connaissances sur la statique Méthodologie 5. Pour résoudre les problèmes de statique Systèmes logiques combinatoires et séquentiels 17. Systèmes combinatoires Algèbre de Boole, variables logiques Codage de l information Tableau de Karnaugh Réalisation des fonctions logiques Étude de cas : système logique combinatoire Systèmes séquentiels et fonction mémoire Définition Fonction mémoire SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L INGÉNIEUR 1 RE ANNÉE 7

5 18.3. État interne Étude de cas : système logique séquentiel Chronogrammes et diagrammes des phases Systèmes séquentiels et modèle GRAFCET État interne dans le cas d une description en GRAFCET Systèmes séquentiels abordés Le GRAFCET : définition Lecture d un GRAFCET Modes de sortie Évolutions fugaces Réceptivités Partition d un GRAFCET Étapes et transitions sources et puits Performances et qualités d une commande séquentielle Synthèse 8. Pour faire le point des connaissances sur les systèmes logiques combinatoires Synthèse 9. Pour faire le point des connaissances sur les systèmes logiques séquentiels simples Synthèse 10. Pour faire le point des connaissances sur les systèmes logiques séquentiels Méthodologie 6. Systèmes combinatoires : depuis la modélisation du problème jusqu à la réalisation de la fonction sous forme de production d un schéma de réalisation Méthodologie 7. Systèmes séquentiels simples Méthodologie 8. Systèmes séquentiels par GRAFCET Ressources mathématiques Relatives à la cinématique du solide indéformable Relatives à la statique du solide Relatives à la transformation de Laplace Exercices Exercices Solutions des exercices

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