Automatique des systèmes mécaniques
Cet ouvrage est destiné aux élèves des classes préparatoires MP, PSI, PT et TSI, d'IUT, de licence et d'écoles d'ingénieurs.Il traite de toutes les notions d'Automatique des systèmes linéaires au programme des classes préparatoires scientifiques. Formant un ensemble complet et cohérent, il intéresse également les étudiants des IUT et des licences, ainsi que des premières années [...]
[lire le résumé du livre]
Auteur : Olivier LE GALLO
Editeur : Dunod
Collection : Sciences sup
Date parution : 08/2009CB Google/Apple Pay, Chèque, Virement
Quel est le sujet du livre "Automatique des systèmes mécaniques"
Cet ouvrage est destiné aux élèves des classes préparatoires MP, PSI, PT et TSI, d'IUT, de licence et d'écoles d'ingénieurs.Il traite de toutes les notions d'Automatique des systèmes linéaires au programme des classes préparatoires scientifiques. Formant un ensemble complet et cohérent, il intéresse également les étudiants des IUT et des licences, ainsi que des premières années d'écoles d'ingénieurs.Une des particularités de l'ouvrage est de présenter, non seulement de très nombreuses illustrations et exercices corrigés, mais également des activités de travaux pratiques permettant de mettre en oeuvre une véritable démarche de modélisation. Le lecteur y trouvera une source abondante de réflexions et d'approfondissements.Les systèmes étudiés sont tous de nature mécanique. Ils permettent aux étudiants de se forger une culture des solutions technologiques dans ce domaine essentiel du monde industriel, en synergie avec le cours de Mécanique. Cette démarche, propre à l'enseignement des Sciences Industrielles pour l'Ingénieur en classes préparatoires, place clairement l'Automatique dans la perspective transdisciplinaire qui la caractérise.
Auteurs :Olivier Le Gallo est professeur de chaire supérieure en classe préparatoire PSI au lycée Clemenceau de Nantes. Agrégé de Mécanique, il est ancien élève de l'École Normale Supérieure de Cachan et docteur de l'Université Paris XII.
En suivant ce lien, retrouvez tous les livres dans la spécialité Cours 1er cycle.Sommaire et contenu du livre "Automatique des systèmes mécaniques"
...TABLE DES MATIERES
AVANT-PROPOS
• CHAPITRE 1
: NOTION DE SYSTÈME
'1
PREMIÈRES DÉFINITIONS 1
1-1
Système et fonction 1
1-2
Notion de point de vue 2
1-3
Interactivité de systèmes 4
1-4
Structure d'un système -analyse descendante 4
Il REPRÉSENTATIONS GRAPHIQUES D'UN SYSTÈME 5
11-1
Bloc fonctionnel 5
11-2
Interactivité de systèmes 7
11-3
D'un outil de description à un outil de simulation 7
III PILOTE AUTOMATIQUE-NAVICO POUR VOILIER ABARRE AROUE 8
111-1
Description générale du système 8
111-2
Analyse descendante 9
111-3
Limites de l'analyse descendante 12
111-4
Modélisation (partielle et simplifiée) puis simulation 13
IV MOLÉLlSATION ET SIMULATION -QUELQUES PRÉCISIONS 18
IV-1 Démarches de modélisation
: modèles de connaissance et de comportement 18
IV-2
Complexité mathématique 19
V SYSTÈMES AUTOMATIQUES 20
V-1
Un peu d'histoire 20
V-2
Définitions 22
V-3
SystèmesIqgigues,continus,échantillonnés 27
EXERCICES
1
SOURIS MÉCANIQUE D'ORDINATEUR 29
Il OPTIQUE ADAPTATIVE 31
III ROBOT PARALLÈLE 6 AXES EX800 34
IV MOTORISATION HYBRIDE D'UN VÉHICULE AUTOMOBILE 38
• CHAPITRE 2
: SYSTÈMES ASSERVIS
1
EXEMPLEINTRODUCTIF:systèmedeprésentationdetubes 41
1-1
Présentation fonctionnelle 41
1-2 Le point de vue de l'automaticien
: le transformateur de commande 42
1-3
Fonctionnement 42
1-4
Modélisation 43
1-5
Introduction d'une boucle de retour 44
1-6
Fonctionnement du système asserv i 46
1-7
Modélisation du système asservi 47
Il SCHEMA BLOC 48
11-1
Intérêt et spécificités 48
11-2
Boucle de retour 49
11-3
Comparateur 49
11-4
Système asservi 49
III ASSERVISSEMENTS ÉLECTROMÉCANIQUES 51
111-1 Asservissement électrique de position angulaire 51
11 1-2
Asservissement électrique de position linéaire 52
111-3
Partie opérative du chariot filoguidé 54
IV NOTION DE PERTURBATION 58
IV-1 Définition 58
IV-2 Traduction sur un schéma bloc 58
IV-3 Régulation de niveau d'un château d'eau 59
PERFORMANCES DES SYSTÉMES ASSERVIS 63 Premières définitions 63 Entrées canoniques 63 Stabilité 64 Précision 66 Rap'idité 71
EXERCICES
1
SYSTÈME DE CONTRÔLE D'UN GÉNÉRATEUR DE CENTRALE 73
Il ASSERVISSEMENT HYDRAULIQUE DE POSITION LINÉAIRE 76
III VÉRIN ÉLECTRIQUE DU ROBOT PARALLÈLE EX800 79
IV ASSERVISSEMENT DE VITESSE DU CHARIOT MP22 87
• CHAPITRE 3
: fONCTIONS DE TRANSfERT
1
PROPRIÉTÉS DES SYSTÈMES PHYSIQUES 93
1-1
Définitions -entrées et sorties 93
1-2
Causalité et irréversibilité 93
1-3
Linéarité et non-linéarité 95
1-4
Invariance 97
Il SYSTÈMES LINÉAIRES INVARIANTS 97
11-1
Description par équation différentielle 97
11-2
Ordre du système 98
11-3
Réversibilité 98
11-4
Exemples 99
11-5
Point de fonctionnement 101
11-6
Linéarisation autour d'un point de fonctionnement 101
III TRANSFORMATION DE LAPLACE 102
111-1
Définitions 102
111-2
Premières propriétés 103
111-3
Calculs de transformées 106
111-4
Résolution d'une équation différentielle à l'aide de la transformation de Laplace 108
111-5
Usage du théorème de la valeur finale 110
IV FONCTION DE TRANSFERT D'UN SYSTÈME LINÉAIRE INVARIANT 113
IV-1 Définition 113
IV-2 Vocabulaire 113
IV-3 Réponse indicielle -notion de signature 114
IV-4 Analy,se de la stabilité à p'artirdesRôlesdelafonctiondetransfert 114
VI CAS D'UN SYSTÈME ASSERVI : FTBO ET FTBF 145 VI-1 Rappel de la définition d'un système asservi 145 VI-2 FTBO et FTBF 146 VI-3 Retour unitaire 147
VII FTBO ET PRÉCISION D'UN SYSTÈME ASSERVI 148 VII-1 Précision d'un système asservi : erreur et écart 148 ~ 1I -2 Calcul de l'écart à partir de la FTBO 149 VII-3 Influence de la classe de la FTBO sur l'écart 150
EXERCICES
1 RÉSOLUTION D'ÉQUATIONS DIFFÉRENTIELLES 157 Il FONCTION DE TRANSFERT ET STABILITÉ 166 III CONTROLE DU LACET D'UN SATELLITE 168 IV CENTRIFUGEUSE HUMAINE 174 V POSTE D'EXTRUSION 180 VI BRAS MAXPID 189
• CHAPITRE 4 : MODÈLES USUELS
1 SYSTÈME INTÉGRATEUR 207 1-1 Définition 207 1-2 Réponse impulsionnelle 208 1-3 Réponse indicielle 208 1-4 Réponse à une rampe 209
Il SYSTÈME FONDAMENTAL DU PREMIER ORDRE 209 11-1 Définitions 209 11-2 Réponse impulsionnelle 209 11-3 Réponse indicielle 210 11-4 Réponse à une rampe 211 11-5 Relations entre les réponses 212 11-6 Asservissement de vitesse du chariot filoguidé MP22 213
III SYSTÈME FONDAMENTAL DU DEUXIÈME ORDRE 219 111-1 Définitions 219 111-2 Réponse impulsionnelle 221 111-3 Réponse indicielle 223 111-4 Oscillations et rapidité de la réponse indicielle 225 111-5 Réponse à une rampe 229 111-6 Asservissement de position du chariot filoguidé MP22 230 111-7 Approximation d'un système fondamental du 2éme ordre par un système du t" ordre 234
IV SYSTEMES FONDAMENTAUX DU 1erET DU 2éme ORDRE:
ALGORITHMES ET SIMULATIONS NUMÉRIQUES 235
IV-1 Introduction
: notion d'échantillonnage 235
IV-2 Algorithme de dérivation 235
IV-3 Système fondamental du premier ordre 236
IV-4 Système fondamental du deuxième ordre 241
V SYSTÈME ARETARD PUR 245
V-1
Définition 245
V-2
Réponses aux entrées canoniques 245
V-3
Retard d'un processus 246
V-4
Orientation de la roue directrice du chariot filoguidé MP22 246
VI SYSTÉMES DU 1er ET DU 2éme ORDRE GÉNÉRALISÉS (OU À ZÉROS) 249
VI-1 Exemple introductif: écarecteur 249
VI-2 Définitions 250
VI-3 Comportement temporel 251
VI-4 Universalité de la description 257
EXERCICES
1
VÉRIN ÉLECTRIQUE DU ROBOT PARALLÈLE EX800 259
Il SYSTÈME DE CORRECTION DE PORTÉE DE PHARE 266
III ASSERVISSEMENT DE POSITION DU FÛT D'UN ROBOT 273
IV COMMANDE EN POURSUITE D'UNE ANTENNE DE RADAR 282
V BRAS MAXPID 287
VI RÉGULATION DE TENSION D'UN FILM DÉFILANT 301
• CHAPITRE 5
: ANALYSE FRÉQUENTIELLE
1 EXEMPLE INTRODUCTIF
: axe asservi du robot parallèle EX800 309
1-1
Présentation 309
1-2
Réponses fréquentielles 310
1-3
Observations -définitions 311
Il RÉPONSE PERMANENTE D'UN SYSTÈME LINÉAIRE AUNE ENTRÉE SINUS. 311
11-1
Propriété fondamentale: réponse fréquentielle d'un système stable 311
11-2
Cas des intégrateurs 314
11-3
Lieux de transfert 314
11-4
Réponse fréquentielle de systèmes en série 317
III LIEUX DE TRANSFERT DES SYSTÈMES USUELS 318
111-1
Système intégrateur 318
111-2
Système fondamental du premier ordre 320
111-3
Système fondamental du deuxième ordre . 328
111-4
Approximation d'un système fondamental du 2eme ordre par un système du t'" ordre 337
111-5
Système à retard pur 337
111-6
Continuité de la phase 339
IV MÉTHODOLOGIE DE TRACÉ DU DIAGRAMME DE BODE 341
ASYMPTOTIQUE D'UN SYSTÈME QUELCONQUE
IV-1 Exemple 1 341
IV-2 Exemple 2 343
IV-3 Méthode générale dans le cas des systèmes à « zéros stables» 345
IV-4 Cas particulier des systèmes à « zéros instables» (ou à réponse inverse) 346
IV-5 Notion de déphasage minimal 347
IV-6 Influence d'un retard 348
V COMPORTEMENT DE FILTRE 348
V-1
Filtres passe-bas et autres comportements 348
V-2
Notion de bande passante 349
iI/-3 Bande passante et rapidité 350
iI/-4 Filtrage d'un signal bruité 351
EXERCICES
1
SUSPENSION AUTOMOBILE 355
Il CORRECTEUR MÉCANIQUE AAVANCE DE PHASE 359
III OPTIQUE ADAPTATIVE 364
IV AXE DE LACET DU ROBOT ERICC3 374
V ROBOT POUR LA CHIRURGIE ENDOSCOPIQUE 380
• CHAPITRE 6
: CORRECTION DES SYSTÈMES ASSERVIS
1
LA CORRECTION PROPORTIONNELLE 387
1-1
Définition et rappels 387
1-2
Chariot filoguidé MP22 390
Il LIMITE DE STABILITÉ -CRITÈRE DU REVERS 394
11-1
Notion de point critique 394
11-2
Interprétation sur le diagramme de Nyquist de la FTBO 394
11-3
Interprétation sur le diagramme de Black de la FTBO 396
11-4
Interprétation sur le diagramme de Bode de la FTBO 396
11-5
Remarque complémentaire: interprétation en termes de rapidité 403
III MARGES DE STABILITÉ 404
111-1
Nécessité de marges 404
111-2
Marges de gain et de phase 405
111-3
Marge d'amplitude 410
111-4
Bilan 412
IV CORRECTEURS LINÉAIRES USUELS 413
IV-1
Objectifs de la correction 413
IV-2
Correction intégrale et correction proportionnelle-intégrale 413
IV-3
Correction dérivée et correction proportionnelle-dérivée 418
IV-4
Correction proportionnelle-intégrale-dérivée PID 420
IV-5
Bras MAXPID 424
IV-6
Correction par avance ou retard de phase 426
V QUELQUES AUTRES TYPES DE CORRECTION 427
V-1
La correction par « modèle imposé» ou « compensation de pôles» 427
V-2
La correction par boucle supplémentaire 429
V-3
Un mot sur la correction auto-adaptative 433
EXERCICES
1
SYSTÈME DE CONTRÔLE D'UN GÉNÉRATEUR DE CENTRALE 435
Il RUGOSIMÈTRE AGRANDE VITESSE 442
III CONDUCTEUR VIRTUEL POUR VÉHICULE AUTOMOBILE 454
IV-5 Remarque concernant le gain 117
IV-6 Exemples 118
IV-7 Pôles d'une fonction et théorème de la valeur finale 122
IV-8 Critère de Routh simplifié 123
SCHÉMA BLOC ET FONCTION DE TRANSFERT 125
Blocs en série 125
Schéma bloc d'un système bouclé 125
Manipulations usuelles de blocs 127
Causalité et validité des descriptions 131
Représenta tion d'un système d'équations par un schéma bloc 132
Exemple: asservissement de position par moteur à courant continu 133
Logiciels de calcul 143
FICHES RESSOURCES
• OUTILS D'ANALYSE FONCTIONNELLE 467
• ÉQUATIONS DIFFÉRENTIELLES LINÉAIRES À COEFFICIENTS CONSTANTS 471
• TABLE DES TRANSFORMÉES DE LAPLACE 474
• DÉCOMPOSITION D'UNE FRACTION RATIONNELLE EN ÉLÉMENTS SIMPLES 475
• INERTIE ÉQUIVALENTE 477
• DROITE DES MOINDRES CARRÉS 481
INDEX ALPHABÉTIQUE 485