Patrick LANUSSE & Pierre MELCHIOR Maîtres de Conférences IPB prénom.nom@ipb.fr ENSEIRB-MATMECA École Nationale Supérieure D Électronique, Informatique, Télécommunications, Mathématique et Mécanique De Bordeaux
Une grande école spécialisée en conception de systèmes complexes 2
Historique En 1920, création de l'erb (Ecole de Radiotélégraphie de Bordeaux) En 1975, intégration au réseau ENSI et transformation en ENSERB (Ecole Nationale Supérieure d'electronique et de Radioélectricité de Bordeaux) En 2009, création de l'ipb (Institut Polytechnique de Bordeaux) et fusion ENSEIRB-MATMECA
Quelques chiffres 13 500 m 2 au service de la pédagogie 9 000 m 2 à venir 1 100 élèves actuellement 6 départements de formation initiale dont 2 dédiés à l alternance 1 centre de formation continue 3 centre de ressources : langues, sport, économie & gestion 100 enseignants et enseignants chercheurs 70 administratifs et techniciens 100 intervenants extérieurs 4 laboratoires de recherche 4
6 Filières 1100 élèves dans 6 filières (dont 2 en apprentissage) Électronique (analogique & numérique, Automatique, Signal et Image) Informatique (Génie Logiciel, Parallélisme, Réseaux et Systèmes) Télécommunications (Architecture, Intégration et pilotage des systèmes télécom.) Mathématique et Mécanique (Modélisation, Analyse, Calcul scientifique) Réseaux et Systèmes d'information (Conception, mise en œuvre et gestion des RSI) Systèmes Électroniques Embarqués (intégrations des technologies de l'elec/info/com)
Recherche 4 laboratoires d'appui de renommé internationale IMS - Laboratoire de l'intégration du Matériau au Système LaBRI - Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique IMB - Institut de Mathématiques de Bordeaux IMIB Institut de Mécanique et d'ingénierie de Bordeaux Participation à 2 pôles de compétitivité AESE - Aéronautique, Espace et Systèmes Embarqués SYSTEMATIC
D excellentes perspectives de carrière 7
TP d'automatique : Identification et commande de systèmes Objectifs Modélisation du comportement dynamique de systèmes continus Synthèse fréquentielle de régulateurs PID (retour de sortie) Mesure des performances en boucle fermée Pratique de Matlab Prototypage rapide Moyens Approche Software in the Loop (SiL) PC Windows + LabVIEW RT Module Cible NI CompactRIO utilisée en mode Scan Modules entrée/sortie analogiques et numériques LabVIEW MathScript RT Module (fenêtre et nodes "Matlab")
Pourquoi Labview Real-Time et une cible temps réel CompactRIO? Parce que Labview Real-Time s'utilise comme Labview qui est un maintenant devenu un standard dans les services R&D des entreprises qui emploient nos élèves Parce que la cible NI CompactRIO permet à la fois une utilisation temps réel simplifiée grâce à un processeur temps-réel et rapide grâce à son FPGA Parce que le matériel est modulaire, solide et facilement connectable aux bancs d'essais Parce que Labview abrite des fonctionnalités de Matlab lui aussi devenu un standard pour le calcul scientifique et utilisé dans toute nos formations
Exemple de système à commander Moteur à courant continu couplé à une génératrice alimentant une charge résistive variable Régulation de la vitesse de rotation grâce à une commande en couple u y Bm(s) U(s) + Up(s) G(s) + Y(s) m M(s) P(s) Modèle du banc moteur
Loi de commande à implanter Feedback & PID synthétisé à temps continu (ou pseudo continu) Cahier des charges un bruit de commande sur u lié au bruit de mesure b m (0.1VCC, 50hz) limité à 0.5VCC ; un effet nul de la perturbation d entrée constante u p sur le régime permanent de la sortie y ; une variation de la sortie y limitée à 0.5V lors d une perturbation de type échelon sur m ; des transitoires correctement amortis et aussi courts que possible ; une boucle de commande ouverte en haute fréquence pour limiter l'amplitude du spectre du signal de commande u. Bm(s) K s K 0 1 s i 1 s 1 s i 1 s 2 1 1 s f Yc(s) + K(s) U(s) Up(s) M(s) G(s) P(s) + Y(s)
Identification d'un modèle du système Enregistrement de réponses indicielles (application de signaux échelon) pour déterminer les paramètres de modèle de type fonction de transfert Vis-à vis de la commande : Y/U Vis-à-vis de la perturbation : Y/M Enregistrement de réponses harmoniques (application de signaux sinusoïdaux) pour valider ou améliorer le modèle Y/U
VI d'identification
Synthèse d'un régulateur PID Utilisation de la fenêtre MathScript pour : analyser le modèle du système (step, bode, etc.) calculer les paramètres d'un régulateur PID sur la base du cahier des charges (bande passante, précision, degré de stabilité, etc.) évaluer le régulateur en simulation (margin, nyquist, nichols, step, etc.) transmettre le régulateur aux VI temps-réel (utilisation de variables globales et de variables partagées)
Fenêtre MathScript
Structure du projet Labview
VI de transmission du régulateur à la cible temps réel (diagramme)
VI de transmission du régulateur à la cible temps réel (face avant)
Implantation d'un régulateur PID Utilisation du mode Scan pour accélérer le processus de prototypage (pas de besoin de T e < 1ms) Noeud MathScript pour l'obtention (transparente) du régulateur discret temps réel : Approximation si synthèse à temps continu (G(s) G(z -1 )) Changement de variable si synthèse à temps pseudocontinu (G(w) G(z -1 )) Normalisation des coefficients si synthèse à temps discret Test en suivi de consigne et en rejet de perturbation
VI d'implantation (diagramme)
VI d'implantation (face avant)
Objectifs complémentaires Découverte de Labview RT pour l'ensemble de nos élèves, notamment par l'utilisation en TP de VI prédéfinis (du S5 au S8) Approfondissement de la programmation Labview pour un groupe d'élèves (au S8) Mise en œuvre lors de projets transversaux (au S8) Obtention de Staged de 2 ème année et/ou de PFE faisant appel à Labview RT