ENSEIRB-MATMECAÉcole Nationale Supérieure

D’Électronique, Informatique,Télécommunications,

Mathématique et MécaniqueDe Bordeaux

Patrick LANUSSE & Pierre MELCHIOR Maîtres de Conférences IPB prénom.nom@ipb.fr

Une grande école spécialisée en conception de systèmes complexes

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En 1920, création de l'ERB (Ecole de Radiotélégraphiede Bordeaux)

En 1975, intégration au réseau ENSI et transformation en ENSERB(Ecole Nationale Supérieure d'Electroniqueet de Radioélectricité de Bordeaux)

En 2009, création de l'IPB(Institut Polytechnique de Bordeaux)et fusion ENSEIRB-MATMECA

Historique

Quelques chiffres …

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• 13 500 m2 au service de la pédagogie• 9 000 m2 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

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)

6 Filières

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

Recherche

D’excellentes perspectives de carrière

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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

+

G(s)

Up(s)

U(s)

Bm(s)

+ Y(s)

M(s) P(s)

Modèle du banc moteur

u y

m

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 bm (0.1VCC, 50hz) limité à 0.5VCC ;

• un effet nul de la perturbation d’entrée constante up 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.

G(s)

Up(s)

U(s)

Bm(s)

+ Y(s)

M(s)

K(s) +

P(s)

Yc(s)

f2

1

i

i0

1

1

1

11

ss

s

s

sKsK

Identification d'un modèle du système

Enregistrement de réponses indicielles (application designaux échelon) pour déterminer les paramètres de modèlede 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 cahierdes 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 régulateurà la cible temps réel (diagramme)

VI de transmission du régulateurà la cible temps réel (face avant)

Implantation d'un régulateur PID

Test en suivi de consigne et en rejet de perturbation

Utilisation du mode Scan pour accélérer le processusde prototypage (pas de besoin de Te < 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 pseudo-continu (G(w)→G(z-1))

Normalisation des coefficients si synthèse à temps discret

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 2ème année et/ou de PFE faisant appel à Labview RT