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UNIVERSITE DE STRASBOURGUFR Physique & Ingénierie
Presentation du projet de TER :
Realiser par:
JABLI SAID
HADDAD ANIS
encadrer par :
Mr Philippe Celka
Introduction
Prise en main de la carte
Pilotage de la vanne papillon
Programmation de la liaison série USART
Identification de la fonction de transfert du boitier papillon
Mettre en œuvre un correcteur numérique
Conclusion
L’objectif du projet
Présentation générale du projet
Le Schéma fonctionnel
Présentation générale du projet
L’objectif du projet
Le Schéma Fonctionnel:
Présentation générale du projet
L’objectif du projet
Schéma fonctionnel
La Carte électronique:
1)- Régulateur de tension 5V
2)- Pont H « NCV7729 »
3)- Capteur de Courant « LEM »
4)- Microcontrôleur PIC18f4580
5)- Convertisseur CAN
6)- Quartz
La première fonction qu’on a tester
c’est l’allumage des 3 LEDS, à l’aide
d’un programme (en C),et la
configuration du registre TRISE.
Avant de commencer notre projet ,la prise en main de la carte était
une étape très importante, dans le reste du projet, le but derrière
c’était de se familiariser avec les différents fonctionnalité de la
carte ,et feuiller dans la datashit, configuration du registre…
La deuxième fonction: c’était de tester les 3 boutons poussoirs
avec les 3 LEDs.
On’ a assembler les deux programmes (LED+B.poussoirs)dans
un seul programme dans le but de se familiariser avec la
configuration des registres du PIC18F(TRISD) .
La vanne papillon utilise un actionneur électro-mécanique.
Il s’agit d’un simple circuit magnétique couplé à un
bobinage et un rotor.
L’objectif de l’identification
est de trouver un modèle
liant la sortie « θ »,à la
tension d’entrée U.
l’identification de la fonction de transfert de la vanne
papillon nécessite un signal spécifique, qu’on appel le
SBPA : séquence binaire pseudo aléatoire.
SBPA: séquence binaire pseudo aléatoire: est programmée à
l’aide PWM:du PIC18F4580.
PWM(pulse width modulation):
signal génère à l’aide du PIC
18F avec un rapport cyclique
variable
La génération d'un signal PWM se fait en deux temps :
On utilise un compteur qui fixe la fréquence du
signal à générer.
On compare en permanence la valeur du compteur à une valeur
fixe qui permet de définir le rapport cyclique.
Principe de fonctionnement :
Le Timer:
Le timer utiliser sera donc le TIMER2
Formule pour calculer le PR2:
PR2 = 255
Les registres associés au PWM et au Timer2:
INTCON, PIR1, PIE1, IPR1 qui sont des registres d’interruptions du TIMER2 et du module ECCP
TMR2, PR2, T2CON qui sont des registres du timer2 et enfin ECCPRL, ECCPRH et ECCPCON
Organigramme récapitulatif
Afin de piloter la vanne papillon: Nous allons utiliser un pont H en utilisant les deux signaux PWM complémentaires générer au préalable.
Le pont en H permet de contrôler
la polarité de la tension aux
bornes du moteur.
On actionne les commutateurs deux par
deux soit A et D ou B et C pour
pourvoir faire tourner le moteur dans un
sens ou dans l’autre.
Pour tester le fonctionnement du pont H , et le PWM: nous avons
réalisé un programme de configuration du microcontrôleur et du
pont H, puis nous avons utilisé une résistance de puissance et
mesuré la tension à ces bornes pour différentes valeurs du
rapport Cyclique.
L’objectif étant d’alimenter le moteur de la vanne avec une tension
de 12V, Car on ne peut pas alimenter directement la vanne par le µC
(le µC délivre une tension maximale de 5V).
Tableau Fonctionnel du Pont-H:
Test du bon fonctionnement du Pont-H:
Utilisation d’une résistance de
Puissance
Maintenant qu’on a réussie à alimenter la vanne grâce au PWM
et au pont nous devons maintenant identifier la fonction de
transfert de la vanne.
Objectif : programmer une liaison série entre le µC et le
PC(Putty).
Nous devons donc mettre en œuvre L’USART.
MODE = Full Duplex.
Les registres principaux:
Le bit SPEN du registre RCSTA<7> et le bit TRISC<7> doivent êtres égaux mis à 1.
Le bit TRISC<6> doit êtres mis à 0 (Mode asynchrone).
USART :Universal Synchronous/Asynchronous Transmitter/Receiver
L’USART sur les PICs : est généralement utilisé pour les communications circulant sans horloge de synchronisation ,un peu en « électron libre »
Les registres utiles sont : TXSTA,TXREG,RCSTA,RCREG,et
SPBRG(pour régler la vitesse de transmission).
Calcul de la vitesse de transmission:
Nous souhaitons une vitesse de transmission égale à 115200
115200 = Fosc/16(sprg+1)
SPRG = 10
La dernière étape:
Une fois l’USART configurer nous avons testé son fonctionnement en
envoyant d’abord un Caractère « C », puis le nombre « 4 » puis une
chaine de caractères « Throttle Valve Control »
Activer les interruptions.
Charger les données dans le registre TXREG afin de commencer
la transmission.
Schéma bloc simplifié de l'USART
L’affichage des résultats ce fait sur l’hyper-terminal du PC(Putty)
Les résultats seront afficher suivant un ordre prédéfini lors de la
programmation du microcontrôleur. « Position – Courant –
DutyCycle »
Les données reçus sur l’hyperterminal “Putty” seront sauvgardées
sur un fichier excel afin qu’elles puissent être exploitable.
L’ADC est un convertisseur Analogique numérique qui convertie
une tension en un nombre numérique sur 10 bits.
Avant de pouvoir utiliser l’ADC il faut le configurer, pour ce faire
on configure les registres
ADCON0 : control le module et définie les « channels ».
ADCON1 : configure la fonction de chaque port.
ADCON2 : configure la source de l’horloge et le temps
d’acquisition.
Nous avons fixé une période d’échantillonage de 5ms.
Afin d’arriver à fixer cette période on utilise le TIMER0
t = (65536 – 53036) * (1/(20000000/4)*2(prescaler=1/4))
t = 5 ms
Une fois les donnée reçus sur l’hyper-terminal nous devons être en
mesure de retrouver les valeurs initiales en volts.
Pour ce faire nous avons exploité les datasheet de l’ADC(conversion
sur 10 bits) et du capteur de courant (LEM_LTS6NP).
avant d’aller chercher la méthode qu’on peut utiliser pour
identifier la fonction de transfert : on constate que notre
système est un système dynamique hybride.
Systèmes dynamiques hybrides : interactions entre comportement continu et comportement événementiel. Ce sont en général des systèmes comportant des phases ou des modes de fonctionnement, des transitions, des commutations, etc.
Quelques exemples : robots,
système multi-agents,
système embarquer…
Dans cette section, le modèle est identifié grâce à des mesures
d'entrée et de sortie.
Cette méthode utilise les clusters , des techniques de
classification et d'identification linéaire, qui permet aux sous-
modèles affines à être identifiés.
Systèmes hybrides, pure abstraction de modélisation : partitionnement de l’espace de fonctionnement d’un système non-linéaire en des régions disjointes Modèles Affines par Morceaux.(voici la caractéristique statique de notre vanne)
Pour l'identification des modèles PWA, nous avons utilisé les
données d'entrée / sortie et nous avons besoin d'une description
d'entrée / sortie. Nous considérons que les sous –model sont
linéaire par morceaux (‘’m’’ sous-modèles d'ordre na et nb) .
U/Y: entrer/sortie.
fi: coefficient de frottement
𝝴 :Bruit blanc de valeur
moyenne nul
Le vecteur regressors en fonction des entrées/sorties précédentes
Le vecteur paramètre pour les sous-model Mi
L'algorithme exploite une utilisation combinée de techniques de
régression linéaires de clustering, classification et consiste en cinq
étapes :
Construire de petites groupes de données d'origine;
Identification des vecteurs de paramètres locaux, basés sur chaque groupe;
Partitionnement des vecteurs de paramètres locaux en m
groupes;
Classer les données d'origine (y (k), u (k));
Estimer le paramètre « θi » de sous-modèles Mi.
Partitionnement des vecteurs de paramètres locaux en « m »
groupes; Cette étape consiste à définir la répartition de vecteur
paramètre .elle nécessite la méthode de classification qui s’appel K-means.(voila un organigramme qui décrit les différentes étapes du K-means)
L'algorithme exploite une utilisation combinée de techniques de
régression linéaires de clustering, classification et consiste en cinq
étapes :
Construire de petites groupes de données d'origine;
Identification des vecteurs de paramètres locaux, basés sur chaque groupe;
Partitionnement des vecteurs de paramètres locaux en m
groupes;
Classer les données d'origine (y (k), u (k));
Estimer le paramètre « θi » de sous-modèles Mi.
Le modèle équivalant qu’on est censé trouver : s’écrit sous
forme d’une équation de 2nd ordre.
Le choix du correcteur est baser sur le compromis de stabilité
du système et la robustesse.
Le correcteur le plus recommander
RST
Le correcteur algébrique RST sera comme solution pour
remédier aux perturbations.
La dernière partie réalisée est la récupération des données
sur l’hyper terminal.
Nous estimonss le temps restant afin de finaliser le projet.
À un Temps maximal de deux semaines.
