STG-SPI-4-Automatique continue et signal

  • ue-fipmik-stg-spi-4
  • FIP Mécatronique

Semestre : 6

Responsable(s) du contenu pédagogique
  • Lennart RUBBERT
  • Sylvain LECLER
  • Marc VEDRINES
Total coefficients : 2
Total heures : 36 (10 cours, 12 TD, 14 TP)
Total heures travail personnel : 16

Prérequis

Mathématiques niveau Bac+2 et spécifiquement :
Espace vectoriel normé, intégration, géométrie euclidienne

* Automatique *
Modélisation des systèmes du 1er et 2nd ordre sous forme d'équations différentielles.
Transformée de Laplace


Objectif

Définir les principaux concepts du signal ;
Démontrer les principales propriétés des concepts ;
Manipuler les concepts pour analyser un signal ;
Ecrire des codes Matlab de traitement du signal pour des opérations ordinaires ;
Concevoir et développer un code Matlab pour un traitement original.


* Automatique *
Être capable de modéliser un système linéaire et évaluer ses performances afin de synthétiser un correcteur adapté pour assurer le respect de performances énoncé par le cahier des charges selon les trois critères principaux: stabilité, précision et rapidité.


Compétences attendues

Axe A1 : CONNAISSANCES ET COMPRÉHENSION
Capacité à mettre en place un raisonnement scientifique rigoureux. Capacité à mobiliser les ressources d'un large champ de sciences fondamentales.
- Connaître et expliquer les concepts théoriques relatifs à un large champ de sciences fondamentales
- Formaliser un problème à l'aide d'outils analytiques ou numériques
- Être capable de résoudre un problème scientifique à l'aide de méthodes analytiques ou numériques
- Identifier et exploiter les interactions entre des champs de sciences fondamentales connexes

Axe A2 : ANALYSE TECHNIQUE
Capacité à mobiliser les ressources dans le domaine de la spécialité. Mettre en œuvre des connaissances techniques multidisciplinaires pour résoudre des problèmes d'ingénierie.
- Déterminer les leviers d'actions permettant de résoudre un problème
- Identifier et comparer des méthodes de résolutions potentielles

Axe A3 : CONCEPTION TECHNIQUE
Capacité à mobiliser ou à développer des nouvelles méthodes de conception afin de concevoir des produits, des processus et des systèmes en tenant compte des dernières avancées techniques dans le domaine tout en prenant en compte les enjeux environnementaux et énergétiques.
- Établir les modèles en vue de la prévision du comportement du produit ou du système
- Réaliser et interpréter des simulations

Axe A5 : ÉTUDES ET RECHERCHES
Capacité à investiguer un sujet technique en mobilisant les données issue de la recherche afin de réaliser des tests, conduire des expérimentations et des études d'applications.
- Concevoir, exploiter et évaluer un modèle, une simulation ou une expérimentation


Programme

Introduction : signal analogique et signal numérique
Représentation vectorielle du signal
Transformée de Fourier
Propriétés de la Transformée de Fourier
Systèmes causaux, linéaires et invariants : produit de convolution
Produit de convolution et Transformée de Fourier
Théorie de l'échantillonnage, théorème de Shannon

* Automatique *
Modélisation des systèmes linaires pour obtenir leur transformé de Laplace
Outils d'analyses temporelles et fréquentielles (réponse indicielle, réponse harmonique (Bode, Black-Nichols, Nyquist))
Savoir déterminer les performances d'un systèmes selon les 3 critères: stabilité (algébrique, marge de phase/gain), précision (théorème de la valeur finale, erreur statique et dynamique), rapidité (pulsation de coupure, temps de réponse, bande passante...)
Asservissement continu: schéma blocs, expression de l'erreur, boucle ouverte, boucle fermée, chaîne directe
Synthèse de correcteurs: type de correcteur (P, PI, PID, PD, avance de phase, etc), comprendre leurs rôles et effets, les mettre en place de façon pertinente sur la base de l'analyse du système modélisé et des performances attendues.


Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques

Introduction : signal analogique et signal numérique
Représentation vectorielle du signal
Transformée de Fourier
Propriétés de la Transformée de Fourier
Systèmes causaux, linéaires et invariants : produit de convolution
Produit de convolution et Transformée de Fourier
Théorie de l'échantillonnage, théorème de Shannon

* Automatique *
Modélisation des systèmes linaires pour obtenir leur transformé de Laplace
Outils d'analyses temporelles et fréquentielles (réponse indicielle, réponse harmonique (Bode, Black-Nichols, Nyquist))
Savoir déterminer les performances d'un systèmes selon les 3 critères: stabilité (algébrique, marge de phase/gain), précision (théorème de la valeur finale, erreur statique et dynamique), rapidité (pulsation de coupure, temps de réponse, bande passante...)
Asservissement continu: schéma blocs, expression de l'erreur, boucle ouverte, boucle fermée, chaîne directe
Synthèse de correcteurs: type de correcteur (P, PI, PID, PD, avance de phase, etc), comprendre leurs rôles et effets, les mettre en place de façon pertinente sur la base de l'analyse du système modélisé et des performances attendues.


Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques

Les TP sont faits avec Matlab ou Scilab dans une salle équipée de machines.


* Automatique *
Utilisation de Matlab pour un TP de 4h sur la synthèse de correcteurs.
Utilisation du vidéo projecteur avec ma tablette personnelle pour projeter le cours et l'annoter pour augmenter l'interactivité.
Utilisation de boitiers de votation pour le test de connaissances.


Mode d'évaluation

La partie Signal est évaluée uniquement sur le TP.


* Automatique *
Test de connaissances QCM avec boitiers de votation (1 note)
Contrôle sur table (1 note)


Bibliographie

F. de COULON, "Théorie et traitement des signaux",
DUNOD, 1984
M. BELLANGER, "Traitement numérique du signal : Théorie et
pratique", 8ème édition, DUNOD, 2006

* Automatique*

Jean­Yves Fabert, Automatismes et Automatique, Ellipses, 2003.
Jan Luntze, Regelungstechnik 1, Springer, 11. Auflage, 2016.



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