Machine Virtuelle

Adeline Bourdon – Didier Rémond

2017-2018

5GMD - MESCM

Séance 1 : Présentation

Introduction• Objectifs :

Mettre une part d’expérimentale dans le cour à moindre cout (financier et temporel)

S’affranchir des problèmes de mesure (ce n’est pas l’objectif de ce cour)

Vous familiariser avec des techniques de traitement et d’analyse des signaux faire le lien avec la « physique » des choses.

Que chacun de vous traite des données différentes (la solution n’est pas dans l’analyse du voisin)

Support d’évaluation

2

Qu’est-ce que c’est ?• Maquette matlab paramétrée représentative du

comportement simplifié d’une machine tournante

• Fournie sous forme de pcode (boîte noire)

• Paramètres de la machine différents d’un étudiant à l’autre

• Permettant de tester « en vrai » les outils et les approches vues durant les cours :

– Transformées de Fourier en temps et en angle,

– Identification,

– Erreur de Transmission,

– Analyse VVI

– …

3

4

Architecture de la machine• 2 Arbres • Supports flexibles • 1 Engrenage droit• 1 moteur• 1 accouplement• 1 frein• Roulements

5

Objectifs et limites

• Paramétrable

• Simulation de la mesure (on ne traite pas les signaux directement issus du calcul)

• Contenus des signaux réalistes représentatifs d’une « vraie machine »

• Temps de calcul réalistes pour permettre une utilisation interactive durant les cours

6

Arbre d’entrée

L’arbre est rigideLes supports et plots sont différents

Arbre + pignon

Accouplement

Moteur + Inertie

Supports flexibles

Plots élastiques

z

x

y

Roulement à billes

Roulement à rlx cylindriques

7

Efforts extérieurs (pilotés par l’utilisateur)

• Couple moteur CM

• Effort radial FR(mise en charge …)

z

x

yFR

CM

Efforts intérieurs non connus • Perturbations du couple moteur• Efforts NL aux roulements (dépendent du chargement, varie avec la rotation,

avec l’état du roulement) • Couples de frottement crées par les roulements (dépendent du chargement,

varie avec la rotation, avec l’état du roulement)

• Frein (couple + efforts)OU• Effort de transmission par l’engrenage (dépendent du chargement, varie avec

la rotation, avec l’état de l’engrenage), seules la composante y et le couple sont pris en compte

8

Arbre de sortie

z

• Arbre rigide• Supports rigides

Inertie en rotation

Efforts intérieurs non connus • Effort de transmission par l’engrenage (dépendent du chargement, varie avec

la rotation, avec l’état de l’engrenage), seule la composante en couple prise en compte

• Frein (hélice, ventilateur … )

9

Notice d’utilisation

• Récupérer le fichier .zip disponible sous moodle

• Le décompresser sous votre répertoire

• Lancer sim_machine.m

10

Réglage des paramètres de « mesure »Indication de la

machine étudiée (1 par étudiant)

Indication de la bande de fréquence que l’on souhaite analysée

(approche temporelle)

Caractéristiques méthode Elapse-

Time

Type de résolution (angle / temps)

Durée de l’acquisition

11

Mesures en régime établi1 – Effectuer une première simulation et sauvegarder automatiquement les résultats finaux dans un fichier .mat à définir

2 – Relancer une simulation en utilisant les valeurs précédentes comme valeurs initiales

12

Informations relatives à la mesureLes données de l’interface de contrôle sont mémorisées dans la variable structurée « mesure »

mesure =

R: 5000fh: 80000000

fac: 5000typ: 'Tps'

duree: 2save: 'test'init: ''

Rappel : pour accéder à la valeur d’un champs (R par exemple )

>> mesure.R

ans =

5000

13

Analyses d’un support seulObjectifs : Prendre en main

• Les analyses par transformées de Fourier,• Les outils d’identification

1 – Choisir le support considéré

1

2

14

2 – Définir les excitations appliquées2.1 – Efforts déterministes : à programmer dans la fonction f_ext_supp,m

% Machine virtuelle pour l'apprentissage des techniques

% de detection des défauts

%

% Cette fonction sera fournie en format .m

%

% Calcul des efforts d'excitation du bati

% * Entree : - temps t

%

% * Sortie :

% - Fext1 : effort de chargement exterieur Noeud1

% - Fext2 : effort de chargement exterieur Noeud2

%

% ATTENTION le programmer pour que t puisse être un vecteur

% de dimension n et que les sorties soient

% alors des vecteurs de

% taille n

%

function [Fext1,Fext2]=f_ext_supp(t)

%

[n,m]=size(t);

%

Fext1=5000*ones(n,m);

%

Fext2=0*ones(n,m);

%

15

2.2– Bruit blanc (pour la gamme de fréquences considérées)

Définir le nœud où est appliqué

l’effort

Définir l’amplitude max de l’effort exercé

3 – Lancer les simulationsRésultats : - accélérations (ACCT), - déplacements (DepT), les - -efforts exercés (FextT) sur chaque nœud, échantillonnés à la fréquence 2Fmax

16

Analyses de la machineObjectifs :

• Analyser des signaux avec des spectres complexes non maitrisés,• Analyser des signaux originaux Ecarts Temporels

Analyse vitesse Analyse Erreur de Transmission

• Analyser l’influence des conditions de fonctionnement • Comparer les approches temporelles et angulaires• Analyser des signaux en régime transitoire …

1 – Choisir le type de machine considérée

Nombre d’arbre

Etat de la machine

17

2 – Choisir le type de mesuresRq le post-traitement des accélérations peut parfois être un peu long

3 – Définir les efforts extérieurs à programmer dans f_ext.m

z

x

yFR

CM

% Calcul des efforts pilotés

% - Entree :

% t : t

% - Sortie :

% Cmoteur : couple moteur

% Fext : effort de chargement exterieur

%

% ATTENTION le programmer pour que t puisse être 1

% vecteurs de dimension n et que les sorties soient

% alors des vecteurs de taille n

%

function [Cmoteur,Fext]=f_ext(t)

global t_ini

%

%

[n,m]=size(t);

%

Cmoteur=10*ones(n,m);

Fext=-5000*ones(n,m);

18

4 – Simulations et résultats

Résultats : - Accélérations aux nœuds « 2 » de chaque support échantillonnées en temps

(ACCMT) et en angle (ACCMA), un bruit de mesure est ajouté au signal calculé.- Signaux Ecarts Temporel sur chaque arbre (ET1 ET2)- Les efforts extérieurs (couple et effort) échantillonnés en temps

19

De nombreuses autres informations seront fournies

durant les différentes séances …

20

Evaluation :Rapport individuel d’analyse de « sa machine »

Attribution Machine

21

Nom Prenom Machine

BARD Perrine 2

CHAVANNE Yoann 3

CHERGUI Safouane 4

DE SAINT RAPT Alexandre 5

DESMET Flora 6

ETIQUE Victor 7

EZ-ZEJJARI Achraf 8

FRACHE Lucas 9

GIBERT Fanny 10

LAPRELLE Alexandre 11

MARTINET Perrine 12

PLANEL Gregoire 13

ROBLOT Marie 14

22

Consignes• Montrer que vous avez acquis des compétences dans le

domaine• Réaliser durant les séances « de cours », limiter le temps en

dehors (max 1/3)• Apporter des informations sur la machine :

Modes propres des supports Identification de caractéristiques : rigidités des supports,

des engrenages (nombre de dent), du dispositif de frein (nombre de « pales »), roulement …

Information sur le défaut, Sensibilité aux conditions de fonctionnement …

Donnés à titre d’exemple, tout n’est pas à faire obligatoirement

ATTENTION : la machine offre de nombreuses possibilité, à vous de proposer une analyse intéressante et cohérente