Introduction aux systèmes bouclés

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1 Introduction aux systèmes bouclés Séminaire des Sciences de l Ingénieur Académie de Versailles 16 Mai 2012 Christophe DEBERNARDI Version 1.32 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 1

2 Plan Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 2

3 Plan Présentation du support Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 3

4 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 4

5 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 5

6 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 6

7 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW-RTE (Moteur d exécution de LabVIEW) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 7

8 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW-RTE (Moteur d exécution de LabVIEW) Réglage du capteur et Expérimentation Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 8

9 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW-RTE (Moteur d exécution de LabVIEW) Réglage du capteur et Expérimentation Activités possibles en Terminale Expérimenter - Modéliser Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 9

10 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW-RTE (Moteur d exécution de LabVIEW) Réglage du capteur et Expérimentation Activités possibles en Terminale Expérimenter - Modéliser Expérimentation et Identification du processus Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 10

11 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW-RTE (Moteur d exécution de LabVIEW) Réglage du capteur et Expérimentation Activités possibles en Terminale Expérimenter - Modéliser Expérimentation et Identification du processus Modélisation du processus sous Matlab-Simulink Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 11

12 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW-RTE (Moteur d exécution de LabVIEW) Réglage du capteur et Expérimentation Activités possibles en Terminale Expérimenter - Modéliser Expérimentation et Identification du processus Modélisation du processus sous Matlab-Simulink Modèle linéaire - Prise en compte du retard pur (Approximation de Padé) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 12

13 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW-RTE (Moteur d exécution de LabVIEW) Réglage du capteur et Expérimentation Activités possibles en Terminale Expérimenter - Modéliser Expérimentation et Identification du processus Modélisation du processus sous Matlab-Simulink Modèle linéaire - Prise en compte du retard pur (Approximation de Padé) Modèle non linéaire - Retard pur - Slew Rate et Saturation Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 13

14 Plan Présentation du support Activités possibles en Première Expérimenter - Analyser Expérimentation et Limite du fonctionnement en Boucle Ouverte Analyse et Recherche d une solution Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW-RTE (Moteur d exécution de LabVIEW) Réglage du capteur et Expérimentation Activités possibles en Terminale Expérimenter - Modéliser Expérimentation et Identification du processus Modélisation du processus sous Matlab-Simulink Modèle linéaire - Prise en compte du retard pur (Approximation de Padé) Modèle non linéaire - Retard pur - Slew Rate et Saturation Autre Activités Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 14

15 Introduction Présentation du support et des outils retenus 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 15

16 Introduction Présentation du support et des outils retenus 1 Le support retenu est un jouet de la société OWI avec une carte de connexion sur bus USB de chez Scientific Instruments et un module d acquisition NE6008 (ou NE6009 de chez National Instrument). Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 16

17 Introduction Présentation du support et des outils retenus 1 Le support retenu est un jouet de la société OWI avec une carte de connexion sur bus USB de chez Scientific Instruments et un module d acquisition NE6008 (ou NE6009 de chez National Instrument). Bras Robot Arm Edge OWI Robot Kit à monter - 37,79 ( Interface USB pour OWI-535 et OWI 007 RB-IMA 20 - Compatible Seven - Logiciel de génération de scripts interactif - 77,35 ( NI USB-6008 ou NI USB Acquisition de données multifonction - 12 bits, 10 kéch./s (6008) - 14 bits, 48 kéch./s (6009) (6008) (6009) (sine.ni.com) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 17

18 Activités possibles en Première Parties du référentiel visées Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 18

19 Activités possibles en Première Parties du référentiel visées En fin d année de classe de Première ou en début d année de Terminale, les activités peuvent principalement s articuler autour des points A2 et C1 du référentiel. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 19

20 Activités possibles en Première Parties du référentiel visées En fin d année de classe de Première ou en début d année de Terminale, les activités peuvent principalement s articuler autour des points A2 et C1 du référentiel. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 20

21 Activités possibles en Première Expérimentation et limite du fonctionnement en Boucle Ouverte 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 21

23 Activités possibles en Première Expérimentation et limite du fonctionnement en Boucle Ouverte 1 Logiciel de commande (fourni avec la carte USB) Driver des moteurs (PIC18F USB) Script de déplacement du poignet (Wrist) Programmation de dix déplacements du poignet (vers le haut (3,5 s) pause (1 s) vers le bas (3,5 s) pause (1 s) vers le haut ) Robot OWI (sans la télécommande) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 23

26 Activités possibles en Première Expérimentation et limite du fonctionnement en Boucle Ouverte 2 Position de départ Position d arrivée Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 26

27 Activités possibles en Première Expérimentation et limite du fonctionnement en Boucle Ouverte 2 Position de départ Position d arrivée La visualisation du décalage au bout de dix déplacements parle d elle-même et la réponse à notre question est alors NON. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 27

28 Activités possibles en Première Analyse et Recherche d une solution 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 28

30 Activités possibles en Première Analyse et Recherche d une solution 1 Plusieurs solutions sont possibles. Elles doivent cependant pouvoir s adapter facilement sur le robot. Obtention directe de la position angulaire du poignet par l installation d un potentiomètre de recopie. Comptage du nombre de tours du moteur du poignet ou d un pignon du réducteur par codeur optique. Obtention de la vitesse de rotation du moteur par génératrice tachymétrique sur le moteur du poignet et obtention de la position par intégration. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 30

31 Activités possibles en Première Analyse et Recherche d une solution 1 Plusieurs solutions sont possibles. Elles doivent cependant pouvoir s adapter facilement sur le robot. Obtention directe de la position angulaire du poignet par l installation d un potentiomètre de recopie. Comptage du nombre de tours du moteur du poignet ou d un pignon du réducteur par codeur optique. Obtention de la vitesse de rotation du moteur par génératrice tachymétrique sur le moteur du poignet et obtention de la position par intégration. Proposition de solution à l aide d un potentiomètre de recopie monté sur l axe du poignet. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 31

33 Activités possibles en Première Analyse et Recherche d une solution 2 Proposition de solution à l aide d un potentiomètre de recopie monté sur l axe du poignet. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 33

34 Activités possibles en Première Analyse et Recherche d une solution 2 Proposition de solution à l aide d un potentiomètre de recopie monté sur l axe du poignet. Bouton Ensemble fixe Potentiomètre Ensemble mobile Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 34

38 Activités possibles en Première Analyse et Recherche d une solution 3 Proposition de solution à l aide d un potentiomètre de recopie monté sur l axe du poignet. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 38

39 Activités possibles en Première Analyse et Recherche d une solution 3 Alimentation 5 V Proposition de solution à l aide d un potentiomètre de recopie monté sur l axe du poignet. Potentiomètre Acquisition de la tension CAN intégré Driver du moteur du poignet (PIC18F USB) Programme en LabVIEW Fonction TRAITER Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 39

40 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 40

41 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 1 Proposition de logiciel de commande Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 41

42 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 1 Proposition de logiciel de commande Le logiciel est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Les élèves ne doivent pas modifier le soft mais simplement intervenir sur la face avant. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 42

43 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 1 Proposition de logiciel de commande Le logiciel est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Les élèves ne doivent pas modifier le soft mais simplement intervenir sur la face avant. Face avant Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 43

44 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 1 Proposition de logiciel de commande Le logiciel est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Les élèves ne doivent pas modifier le soft mais simplement intervenir sur la face avant. Programmation graphique Face avant Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 44

45 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 2 Détail de la face avant (IHM) Partie élève Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 45

46 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 2 Détail de la face avant (IHM) Partie élève Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 46

47 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 2 Détail de la face avant (IHM) Partie élève Réglage de la consigne en relation avec le calibrage du potentiomètre de recopie. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 47

48 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 2 Détail de la face avant (IHM) Partie élève Réglage de la consigne en relation avec le calibrage du potentiomètre de recopie. Influence du filtrage du signal Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 48

49 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 2 Détail de la face avant (IHM) Partie élève Réglage de la consigne en relation avec le calibrage du potentiomètre de recopie. Influence du filtrage du signal La commande du moteur est en tout ou rien. (La zone morte évite une instabilité de la commande.) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 49

50 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 3 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 50

51 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 3 Détail de la face avant (IHM) Partie prof Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 51

52 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 3 Détail de la face avant (IHM) Partie prof Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 52

53 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 3 Nom de la carte USB reconnue par le driver VISA. Détail de la face avant (IHM) Partie prof Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 53

54 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 3 Nom de la carte USB reconnue par le driver VISA. Détail de la face avant (IHM) Partie prof Commandes en hexa sur port USB à destination du PIC de la carte de commande. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 54

55 Activités possibles en Première Utilisation d un logiciel existant sous LabVIEW RTE 3 Nom de la carte USB reconnue par le driver VISA. Détail de la face avant (IHM) Partie prof Commandes en hexa sur port USB à destination du PIC de la carte de commande. Plus d info en fin de présentation. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 55

56 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 56

58 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 1 Sans modification sur le soft, la consigne peut évoluer entre 1,6 V et 3,4 V avec une position centrale à 2,5 V Consigne Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 58

59 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 1 Alimentation 5 V Sans modification sur le soft, la consigne peut évoluer entre 1,6 V et 3,4 V avec une position centrale à 2,5 V Consigne Position de repos du poignet Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 59

60 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 1 Alimentation 5 V Sans modification sur le soft, la consigne peut évoluer entre 1,6 V et 3,4 V avec une position centrale à 2,5 V Consigne Position de repos du poignet Mesure de la tension Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 60

61 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 1 Alimentation 5 V Sans modification sur le soft, la consigne peut évoluer entre 1,6 V et 3,4 V avec une position centrale à 2,5 V Consigne Réglage de la position centrale du potentiomètre dans la pièce mobile pour obtenir 2,5 V puis maintien par vis de pression Position de repos du poignet Mesure de la tension Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 61

63 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 2 Le poignet du robot suit la consigne. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 63

64 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 2 Le poignet du robot suit la consigne. Il n y a plus de dérive car chaque fois le potentiomètre mesure la position réelle et la commande agit sur l ensemble. Il s agit bien d un système bouclé avec une chaine d action et une chaine d information Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 64

65 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 2 Le poignet du robot suit la consigne. Il n y a plus de dérive car chaque fois le potentiomètre mesure la position réelle et la commande agit sur l ensemble. Il s agit bien d un système bouclé avec une chaine d action et une chaine d information Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 65

66 Activités possibles en Première Réglage du capteur et Expérimentation 2 Le poignet du robot suit la consigne. Il n y a plus de dérive car chaque fois le potentiomètre mesure la position réelle et la commande agit sur l ensemble. Il s agit bien d un système bouclé avec une chaine d action et une chaine d information La commande d entrée n est plus une commande en temps mais une commande en position (plus précisément en tension car il n y a pas l adaptateur.) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 66

67 Activités possibles en Terminale Parties du référentiel visées Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 67

68 Activités possibles en Terminale Parties du référentiel visées En milieu ou en fin d année de classe de Terminale, les activités peuvent principalement s articuler autour des points B2 et A3 du référentiel Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 68

69 Activités possibles en Terminale Parties du référentiel visées En milieu ou en fin d année de classe de Terminale, les activités peuvent principalement s articuler autour des points B2 et A3 du référentiel Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 69

70 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 70

72 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 1 La solution consiste à partir du logiciel de commande à générer un échelon de consigne et à visualiser le résultat en sortie du potentiomètre. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 72

73 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 1 La solution consiste à partir du logiciel de commande à générer un échelon de consigne et à visualiser le résultat en sortie du potentiomètre. Consigne Système Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 73

74 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 1 La solution consiste à partir du logiciel de commande à générer un échelon de consigne et à visualiser le résultat en sortie du potentiomètre. Mesures Consigne Système Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 74

76 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 2 Programmation graphique Partie prof Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 76

77 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 2 Programmation graphique Partie prof Consigne Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 77

78 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 2 Programmation graphique Partie prof Consigne La consigne est sortie (CNA intégré) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 78

82 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 3 Détail des résultats Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 82

83 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 3 Détail des résultats Deux approches possibles Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 83

84 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 3 Détail des résultats Deux approches possibles Modèle linéaire Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 84

85 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 3 Détail des résultats Modèle linéaire Deux approches possibles Modèle non linéaire Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 85

88 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 4 Modèle linéaire : Système du premier ordre avec retard pur Détail des résultats Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 88

89 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 4 Modèle linéaire : Système du premier ordre avec retard pur Détail des résultats On trouve Gain (amplification) statique : K = 1 Constante de temps = 7,5 s Retard pur Td = 1,5 s Ce retard pur est en grande partie dû à la transmission d information par bus USB (côté PC vers Carte de commande) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 89

92 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 4 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation Détail des résultats Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 92

93 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 4 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation V = 1,8 V Détail des résultats Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 93

94 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 4 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation t = 11,5 s V = 1,8 V Détail des résultats Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 94

95 Activités possibles en Terminale Expérimentation et Identification du processus 4 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation t = 11,5 s V = 1,8 V Détail des résultats On trouve Saturation : Identique à l entrée Slew rate SR = V / t = 0,1565 V.s -1 Retard pur Td = 1,5 s Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 95

96 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 96

98 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 1 Modèle linéaire : Système du premier ordre avec retard pur. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 98

99 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 1 Modèle linéaire : Système du premier ordre avec retard pur. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 99

100 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 1 Modèle linéaire : Système du premier ordre avec retard pur. Confrontation des résultats des modèles (retard pur et Padé). Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 100

101 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 1 Modèle linéaire : Système du premier ordre avec retard pur. Confrontation des résultats des modèles (retard pur et Padé). Confrontation des résultats des modèles et de la courbe réelle reproduite sur l oscilloscope de Matlab Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 101

102 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 1 Modèle linéaire : Système du premier ordre avec retard pur. Confrontation des résultats des modèles (retard pur et Padé). Confrontation des résultats des modèles et de la courbe réelle reproduite sur l oscilloscope de Matlab Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 102

103 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 1 Modèle linéaire : Système du premier ordre avec retard pur. Confrontation des résultats des modèles (retard pur et Padé). Confrontation des résultats des modèles et de la courbe réelle reproduite sur l oscilloscope de Matlab La visualisation des résultats parle d elle-même et on ne peut pas réellement valider le modèle linéaire (principalement dans le temps de réponse). Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 103

106 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 2 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 106

108 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 2 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation Le modèle est proposé uniquement pour les échelons positifs. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 108

109 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 2 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation Diapo suivante Le modèle est proposé uniquement pour les échelons positifs. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 109

113 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 3 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation Confrontation des résultats du modèle et de la courbe réelle reproduite sur l oscilloscope de Matlab Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 113

114 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 3 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation Confrontation des résultats du modèle et de la courbe réelle reproduite sur l oscilloscope de Matlab Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 114

115 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 3 Modèle non linéaire : Système intégrateur pur avec prise en compte du Slew Rate et de la Saturation Confrontation des résultats du modèle et de la courbe réelle reproduite sur l oscilloscope de Matlab La visualisation des résultats parle d elle-même et on peut tout à fait valider le modèle non linéaire à base d intégrateur pur. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 115

117 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 4 Comparaison des deux modèles Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 117

118 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 4 Comparaison des deux modèles Confrontation des résultats des deux modèles Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 118

119 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 4 Comparaison des deux modèles Eléments pris en compte dans le modèle linéaire Le retard pur (éventuellement par une approximation de Padé) La valeur finale atteinte mais pas le temps de réponse Confrontation des résultats des deux modèles Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 119

120 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 4 Comparaison des deux modèles Confrontation des résultats des deux modèles Eléments pris en compte dans le modèle linéaire Le retard pur (éventuellement par une approximation de Padé) La valeur finale atteinte mais pas le temps de réponse Eléments pris en compte dans le modèle non linéaire Le retard pur (éventuellement par une approximation de Padé) La valeur finale atteinte. Le temps de réponse du système. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 120

121 Activités possibles en Terminale Modélisation du processus sous Matlab-Simulink 4 Comparaison des deux modèles Eléments pris en compte dans le modèle linéaire Le retard pur (éventuellement par une approximation de Padé) La valeur finale atteinte mais pas le temps de réponse Eléments pris en compte dans le modèle non linéaire Le retard pur (éventuellement par une approximation de Padé) La valeur finale atteinte. Le temps de réponse du système. Confrontation des résultats des deux modèles Eléments non pris en compte dans les deux modèles Les zones mortes dans la commande responsables du décalage de la sortie par rapport à la valeur demandée. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 121

122 Autres activités possibles sur le support Présentation Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 122

123 Autres activités possibles sur le support Présentation Plusieurs autres activités sont possibles sur le support. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 123

124 Autres activités possibles sur le support Présentation Plusieurs autres activités sont possibles sur le support. Le support initial demande des piles de type D pour fonctionner. Si on remplace ces piles par des accumulateurs de même type, on peut chercher à déterminer à partir d une simulation multiphysique la durée d utilisation de ces derniers. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 124

125 Autres activités possibles sur le support Présentation Plusieurs autres activités sont possibles sur le support. Le support initial demande des piles de type D pour fonctionner. Si on remplace ces piles par des accumulateurs de même type, on peut chercher à déterminer à partir d une simulation multiphysique la durée d utilisation de ces derniers. La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. A l aide d un sniffeur USB, il est possible de visualiser les échanges entre le PC et la carte de commande et donc de justifier les commandes hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 125

126 Autres activités possibles sur le support Présentation Plusieurs autres activités sont possibles sur le support. Le support initial demande des piles de type D pour fonctionner. Si on remplace ces piles par des accumulateurs de même type, on peut chercher à déterminer à partir d une simulation multiphysique la durée d utilisation de ces derniers. La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. A l aide d un sniffeur USB, il est possible de visualiser les échanges entre le PC et la carte de commande et donc de justifier les commandes hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 126

127 Conclusion Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 127

128 Conclusion Christophe DEBERNARDI Merci de votre attention Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 128

129 Christophe DEBERNARDI Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 129

130 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 130

131 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 131

132 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. Il est possible de «visualiser» les trames et de justifier les valeurs hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 132

133 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. Il est possible de «visualiser» les trames et de justifier les valeurs hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Pour cela, de très nombreux logiciels existent Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 133

134 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. Il est possible de «visualiser» les trames et de justifier les valeurs hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Pour cela, de très nombreux logiciels existent Device Monitoring Studio USB Trace Bus Hound Advanced USB Port Monitor USBlyser Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 134

135 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. Il est possible de «visualiser» les trames et de justifier les valeurs hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Pour cela, de très nombreux logiciels existent Device Monitoring Studio USB Trace Bus Hound Advanced USB Port Monitor USBlyser Ils sont tous payants (sauf Bus Hound) en version Lite. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 135

136 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. Il est possible de «visualiser» les trames et de justifier les valeurs hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Pour cela, de très nombreux logiciels existent Device Monitoring Studio USB Trace Bus Hound Advanced USB Port Monitor USBlyser Ils sont tous payants (sauf Bus Hound) en version Lite. J ai retenu USBlyser sans être certain qu il soit le plus performant. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 136

137 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. Il est possible de «visualiser» les trames et de justifier les valeurs hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Pour cela, de très nombreux logiciels existent Device Monitoring Studio USB Trace Bus Hound Advanced USB Port Monitor USBlyser Ils sont tous payants (sauf Bus Hound) en version Lite. J ai retenu USBlyser sans être certain qu il soit le plus performant. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 137

138 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 1 La carte de commande des moteurs est pilotée par un PIC18F2455 à l écoute des informations véhiculées sur le port USB par le PC. Il est possible de «visualiser» les trames et de justifier les valeurs hexadécimales retenues dans le programme sous LabVIEW. Pour cela, de très nombreux logiciels existent Device Monitoring Studio USB Trace Bus Hound Advanced USB Port Monitor USBlyser Ils sont tous payants (sauf Bus Hound) en version Lite. J ai retenu USBlyser sans être certain qu il soit le plus performant. La version d évaluation, fonctionnelle 33 jours, se trouve directement sur le WEB en tapant son nom dans Google. (Elle nécessite ensuite une licence pour fonctionner.) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 138

141 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 2 Logiciel de commande natif Robot OWI (sans la Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 141 télécommande)

142 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 2 Logiciel de commande natif Configuration Robot OWI (sans la Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 142 télécommande)

143 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 2 Logiciel de commande natif Configuration Visualisation Robot OWI (sans la Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 143 télécommande)

146 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 3 Visualisation (détails) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 146

147 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 3 Visualisation (détails) Stop : (00) 16 ; Up : (04) 16 ; Down : (09) 16 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 147

148 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 3 Visualisation (détails) Stop : (00) 16 ; Up : (04) 16 ; Down : (09) 16 Pas d Input sur le PC. La carte de commande ne répond pas. La communication est de type simplex. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 148

149 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 3 Visualisation (détails) Stop : (00) 16 ; Up : (04) 16 ; Down : (09) 16 Pas d Input sur le PC. La carte de commande ne répond pas. La communication est de type simplex. Point A2 du programme : Analyser le système Réseau de communication Architecture d un réseau Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 149

152 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 4 Pas d Input sur le PC. La carte de commande ne répond pas. La communication est de type simplex. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 152

153 Autres activités possibles sur le support Visualisation des trames USB 4 Pas d Input sur le PC. La carte de commande ne répond pas. La communication est de type simplex. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 153

154 Autres activités possibles sur le support Simulation de la durée de vie des accumulateurs 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 154

156 Autres activités possibles sur le support Simulation de la durée de vie des accumulateurs 1 Modèle Multiphysique Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 156

161 Autres activités possibles sur le support Simulation de la durée de vie des accumulateurs 1 Exploitation des résultats Modèle Multiphysique Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 161

162 Autres activités possibles sur le support Simulation de la durée de vie des accumulateurs 1 Exploitation des résultats Modèle Multiphysique % de charge de l accumulateur Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 162

163 Christophe DEBERNARDI Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 163

164 Aspects techniques Introduction Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 164

165 Aspects techniques Introduction Le logiciel principal de commande de l axe est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 165

166 Aspects techniques Introduction Le logiciel principal de commande de l axe est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Son fonctionnement nécessite néanmoins un certain nombre d étapes préparatoires. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 166

167 Aspects techniques Introduction Le logiciel principal de commande de l axe est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Son fonctionnement nécessite néanmoins un certain nombre d étapes préparatoires. Installation du moteur LabVIEW RTE et des drivers génériques. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 167

168 Aspects techniques Introduction Le logiciel principal de commande de l axe est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Son fonctionnement nécessite néanmoins un certain nombre d étapes préparatoires. Installation du moteur LabVIEW RTE et des drivers génériques. Création du driver spécifique pour la carte de commande initialement fournie sans drivers de pilotage. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 168

169 Aspects techniques Introduction Le logiciel principal de commande de l axe est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Son fonctionnement nécessite néanmoins un certain nombre d étapes préparatoires. Installation du moteur LabVIEW RTE et des drivers génériques. Création du driver spécifique pour la carte de commande initialement fournie sans drivers de pilotage. Mise en place de la nouvelle appellation des composants externes. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 169

170 Aspects techniques Introduction Le logiciel principal de commande de l axe est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Son fonctionnement nécessite néanmoins un certain nombre d étapes préparatoires. Installation du moteur LabVIEW RTE et des drivers génériques. Création du driver spécifique pour la carte de commande initialement fournie sans drivers de pilotage. Mise en place de la nouvelle appellation des composants externes. Tests préliminaires. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 170

171 Aspects techniques Introduction Le logiciel principal de commande de l axe est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Son fonctionnement nécessite néanmoins un certain nombre d étapes préparatoires. Installation du moteur LabVIEW RTE et des drivers génériques. Création du driver spécifique pour la carte de commande initialement fournie sans drivers de pilotage. Mise en place de la nouvelle appellation des composants externes. Tests préliminaires. Durée En suivant ce tuto Deux heures Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 171

172 Aspects techniques Introduction Le logiciel principal de commande de l axe est écrit en langage LabVIEW et tourne sous LabVIEW RTE (sans licence) Son fonctionnement nécessite néanmoins un certain nombre d étapes préparatoires. Installation du moteur LabVIEW RTE et des drivers génériques. Création du driver spécifique pour la carte de commande initialement fournie sans drivers de pilotage. Mise en place de la nouvelle appellation des composants externes. Tests préliminaires. Durée En suivant ce tuto En partant de rien Deux heures Deux semaines! Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 172

173 Aspects techniques Installation des logiciels nécessaires et du boitier NE6008 ou NE6009 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 173

174 Aspects techniques Installation des logiciels nécessaires et du boitier NE6008 ou NE6009 Il faut installer les trois softs suivants, procéder aux reboot nécessaires après chacun, vérifier et accepter les mises à jour. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 174

175 Aspects techniques Installation des logiciels nécessaires et du boitier NE6008 ou NE6009 Il faut installer les trois softs suivants, procéder aux reboot nécessaires après chacun, vérifier et accepter les mises à jour. Ils se trouvent directement sur le WEB en tapant leur noms dans Google. Ils peuvent être installés dans l ordre proposé. Logiciels nécessaires Attention, les temps d installation sont longs. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 175

176 Aspects techniques Installation des logiciels nécessaires et du boitier NE6008 ou NE6009 Il faut installer les trois softs suivants, procéder aux reboot nécessaires après chacun, vérifier et accepter les mises à jour. Ils se trouvent directement sur le WEB en tapant leur noms dans Google. Ils peuvent être installés dans l ordre proposé. Logiciels nécessaires Attention, les temps d installation sont longs. Boitier NI Boitier à placer sur n importe quel port USB Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 176

177 Aspects techniques Installation des logiciels nécessaires et du boitier NE6008 ou NE6009 Il faut installer les trois softs suivants, procéder aux reboot nécessaires après chacun, vérifier et accepter les mises à jour. Ils se trouvent directement sur le WEB en tapant leur noms dans Google. Ils peuvent être installés dans l ordre proposé. Logiciels nécessaires Attention, les temps d installation sont longs. Boitier NI Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer) Boitier à placer sur n importe quel port USB Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 177

178 Aspects techniques Installation des logiciels nécessaires et du boitier NE6008 ou NE6009 Il faut installer les trois softs suivants, procéder aux reboot nécessaires après chacun, vérifier et accepter les mises à jour. Ils se trouvent directement sur le WEB en tapant leur noms dans Google. Ils peuvent être installés dans l ordre proposé. Logiciels nécessaires Attention, les temps d installation sont longs. Boitier NI Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer) Renommer Boitier à placer sur n importe quel port USB Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 178

179 Aspects techniques Installation des logiciels nécessaires et du boitier NE6008 ou NE6009 Il faut installer les trois softs suivants, procéder aux reboot nécessaires après chacun, vérifier et accepter les mises à jour. Ils se trouvent directement sur le WEB en tapant leur noms dans Google. Ils peuvent être installés dans l ordre proposé. Logiciels nécessaires Attention, les temps d installation sont longs. Boitier NI Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer) Renommer Boitier à placer sur n importe quel port USB Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 179

180 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 180

181 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 1 Le plus délicat est de créer un driver reconnu par LabVIEW pour la carte de commande. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 181

182 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 1 Le plus délicat est de créer un driver reconnu par LabVIEW pour la carte de commande. Carte à placer sur n importe sur un port USB dédié définitivement pour le logiciel de commande Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 182

183 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 1 Le plus délicat est de créer un driver reconnu par LabVIEW pour la carte de commande. Sans installation spécifique, la carte n est pas reconnue par MAX. Carte à placer sur n importe sur un port USB dédié définitivement pour le logiciel de commande Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 183

184 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 1 Le plus délicat est de créer un driver reconnu par LabVIEW pour la carte de commande. Sans installation spécifique, la carte n est pas reconnue par MAX. Carte à placer sur n importe sur un port USB dédié définitivement pour le logiciel de commande Lancer Driver Wizard Dans le menu Démarrer Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 184

191 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 2 Note : Ce message vient du driver installé pour le logiciel de commande de la carte fourni avec le logiciel dédié. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 191

195 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 3 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 195 Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer)

196 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 3 Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer) La carte est reconnue par MAX. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 196

198 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 4 Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer) La carte est reconnue par MAX. Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 198

199 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 4 Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer) La carte est reconnue par MAX. Renommer Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 199

200 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 4 Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer) La carte est reconnue par MAX. Renommer Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 200

201 Aspects techniques Création du driver pour la carte de commande 4 Lancer MAX (Measurement and Automation Explorer) La carte est reconnue par MAX. Renommer La carte a un alias reconnu par le logiciel sous LabVIEW. Face Avant Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 201

202 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 1 Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 202

203 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 1 MAX possède des interfaces de test pour les deux ensembles Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 203

204 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 1 MAX possède des interfaces de test pour les deux ensembles Installer les deux ensembles et lancer MAX Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 204

205 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 1 MAX possède des interfaces de test pour les deux ensembles Installer les deux ensembles et lancer MAX Lancer le panneau de test sur CCP1 (menu contextuel) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 205

206 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 1 MAX possède des interfaces de test pour les deux ensembles Installer les deux ensembles et lancer MAX Lancer le panneau de test sur CCP1 (menu contextuel) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 206

208 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 2 Installer les deux ensembles et lancer MAX Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 208

209 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 2 Installer les deux ensembles et lancer MAX Lancer le panneau de test sur OWI_535 (menu contextuel) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 209

210 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 2 Installer les deux ensembles et lancer MAX Lancer le panneau de test sur OWI_535 (menu contextuel) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 210

211 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 2 Installer les deux ensembles et lancer MAX Lancer Input/Output. Lancer le panneau de test sur OWI_535 (menu contextuel) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 211

216 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 3 Stop : \00 ; Up : \04 ; Down : \09 (ou \t) Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 216

217 Aspects techniques Phase de tests préparatoires 3 Stop : \00 ; Up : \04 ; Down : \09 (ou \t) Deux heures devraient suffire! Lycée Richelieu - Rueil-Malmaison 217

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