Chargement-déchargement des cargos porte-conteneurs

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Gaston Paquin
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1 Lycée du Parc Sciences Industrielles de l Ingénieur Cycle 2 Analyser, expérimenter, modéliser et résoudre pour vérifier les performances temporelles et fréquentielles des SLCI CHAPITRE 5 : PERFORMANCE DE PRECISION TD5-3 Chargement-déchargement des cargos porte-conteneurs (Extrait Centrale 2013) L objectif de l étude est de concevoir la commande de la chaine fonctionnelle «déplacer le chariot» du chargeur de conteneurs afin de répondre à tous les critères du cahier des charges. Un extrait du cahier des charges du système de commande automatisé de la chaine fonctionnelle «déplacer le chariot» Présentation du système Le commerce mondial s effectue en majeure partie par voie maritime. Le transport de marchandises est en grande partie assuré par conteneurs, avec l avantage de constituer une unité de transport standard d un point de vue transporteur, utilisable sur mer, rail et route, et susceptible d assurer le transport de l usine au distributeur sans déballage. C2 Chap5 Précisions TD5-3 Page 1 sur 6

Figure 1 Cargo porte-conteneurs et grues de chargement déchargement L étude s intéresse aux grues de chargement et déchargement de conteneurs des navires post Panamax, capables d embarquer jusqu à

Figure 2 Grues de chargement déchargement, et modèle simplifié du mouvement perpendiculaire au quai du chariot et du conteneur Une étude mécanique de l ensemble en mouvement a permis d établir un

2 Figure 1 Cargo porte-conteneurs et grues de chargement déchargement L étude s intéresse aux grues de chargement et déchargement de conteneurs des navires post Panamax, capables d embarquer jusqu à conteneurs. Le transfert rapide des conteneurs nécessite de maîtriser le balancement de la charge au bout du câble, par un contrôle élaboré du mouvement du chariot. Figure 2 Grues de chargement déchargement, et modèle simplifié du mouvement perpendiculaire au quai du chariot et du conteneur Une étude mécanique de l ensemble en mouvement a permis d établir un modèle linéarisé aux petits angles liant le déplacement y ch (t ) du chariot au balancement du conteneur., avec L EG 52,5m (figure 2) : 3 g y ch(t ) ( t ) (t ) L L (t ) Un schéma d asservissement à deux boucles est proposé ci-après, figure 3 : une boucle d asservissement du chariot en position Y ch ; une boucle d asservissement de la position du conteneur Y (incomplète). C2 Chap5 Précisions TD5-3 Page 2 sur 6

3 C 1(p) Figure 3 Schéma-bloc de l asservissement de la position du conteneur Notations Yc : la consigne de déplacement de la charge ; Y : le déplacement de la charge ; Yc ch Y ch : la consigne de déplacement du chariot ; : le déplacement du chariot ; : l angle d inclinaison de la charge ; mes : la valeur mesurée par le capteur d angle de la charge ; Ycch mes : la valeur mesurée par le capteur de déplacement du chariot ; Y mes : l image de la position Y (p) du conteneur, issue d une combinaison des mesures mes et Yc mes C 1 et C 2 : les fonctions de transfert des deux correcteurs ; ch ; K A 50 le gain de la chaine de puissance du moteur ; H m : la fonction de transfert du moteur à courant continu. Q1. Déterminer la fonction de transfert à ajouter dans le bloc vide du schéma bloc de la figure 3. Déterminer l expression linéarisée pour des petites valeurs de, de Y mes en fonction de ( p mes ) et Ycch mes, puis compléter la partie entre pointillés du schéma bloc de la figure 3 pour réaliser la seconde boucle d asservissement en Y. Le schéma-bloc de la figure 3 est simplifié et remplacé par celui de la figure 4. Pour la suite, 1 l expression simplifiée H dir est adoptée, où T = 0,67 s. 1 Tp Figure 4 Schéma-bloc simplifié de l asservissement de la position du conteneur C2 Chap5 Précisions TD5-3 Page 3 sur 6

4 Q2. Déterminer la fonction de transfert H processus et en déduire l expression littérale de la fonction de transfert en boucle ouverte non corrigée FTBO NC du schéma-bloc de la figure 4. Tracer les diagrammes de Bode (asymptotiques et allure des diagrammes réels) de cette fonction de transfert en précisant les éléments caractéristiques (pentes, pulsations de cassure, gain statique). Le système en boucle fermée, pour C 1 1, est-t-il stable? Est-il précis? Q3. On suppose que le système est stable, déterminer la condition que doit vérifier C 1 Par la suite, le correcteur pour que l erreur en réponse à un échelon en régime permanent soit nulle. C 1 5p est adopté. 1 0,01p Q4. En déduire les diagrammes de Bode asymptotiques et l allure des diagrammes de Bode réels de la fonction de transfert en boucle ouverte corrigée ( FTBO C ), ainsi que les marges de phase et de gain. Pour le calcul des marges, la courbe réelle des gains pourra être approchée par le tracé asymptotique. Pour ce tracé, une attention particulière devra être apportée à l emplacement de la courbe par rapport à l axe 0 db, en précisant la (ou les) pulsation(s) de coupure à 0 db. Figure 7 Courbes de réponses temporelles obtenues par un asservissement de position classique Q5. Les courbes de réponses indicielles figure 5, sont obtenues après réglage du correcteur C1(p), en boucle fermée et en réponse à un échelon de consigne d amplitude 10 mètres. Conclure vis-à-vis du cahier des charges du système de commande. C2 Chap5 Précisions TD5-3 Page 4 sur 6

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