Nauticc-V2 Système d’étude de l’asservissement en cap d’un bateau

Rev.D du 11/03/15 une marque de

NAUTICC est une application issue du domaine de la navigation de plaisance. L’approche originale consiste à recréer sur une maquette des conditions homothétiques du réel grâce à un ensemble mécanique représentatif du comportement en mer d’un voilier piloté par une barre franche et une pilote automatique.

NAUTICC a été conçu de façon à reproduire précisément les réactions d’un bateau sur lequel un pilote actionne une barre franche. La conception particulière de la chaîne cinématique associée à la maquette de la poupe d’un voilier, permet de reproduire exactement les réactions du bateau. La maquette permet ainsi de traiter l’asservissement de position assuré par le pilote automatique, sur un cap défini. Cet asservissement en position angulaire du bateau doit en outre pouvoir prendre en compte les effets de son inertie propre et de couples perturbateurs sur le cap (dérive, vent, houle).

Activités pédagogiques : - Modélisation, - Analyse de performance d’un asservissement de position, - Etude de rendement, -… Principales filières concernées : S-SI, CPGE.

Vue intérieure : chaîne cinématique du plateau

Exploitation des donnée : courbes de tendance sur l’afficheur LCD en façade et exportation au format tableur avec mise en forme automatique de données au format .csv

Par souci d’amélioration des produits, ASTRIANE Didact se réserve le droit d’en

modifier à tout moment les caractéristiques.

Nauticc-V2

Système d’étude de l’asservissement en cap d’un bateau

1884, avenue Saint Maurice Téléphone : +33 (0)4 92 75 87 80 04100 MANOSQUE Fax : +33 (0)4 92 74 08 20 FRANCE www.astriane-didact.com

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Présentation de l’équipement L’équipement NAUTICC est composé d’une partie opérative motorisée qui simule le mouvement d’orientation du bateau. NAUTICC est asservi suivant un modèle théorique du moment d’un voilier de 10 m et de moment d’inertie de 30 000 m².kg. Ce modèle a été validé par des mesures en mer. NAUTICC est orientée par un ensemble moteur - réducteur, dont le moment d’inertie ramené à l’axe d’orientation de la maquette est 0.2 fois le moment d’inertie du bateau réel. A ce moment, on peut ajouter un couple perturbateur simulant l’action du vent (bateau ardent) ou de la houle. Partie opérative : L’ensemble est monté sur un châssis en acier, équipé de 4 pieds pour une disposition sur table. Ce châssis intègre, un moteur ‘’brushless’’ avec codeur et associé à un réducteur de grande réduction (env.1/700). Cette motorisation entraîne en rotation une masse modulaire* destinée à reproduire l’inertie du bateau. La masse en rotation transmet mouvement et l’inertie à un plateau simulant la poupe du bateau. Une barre franche, contrôlée par un pilote automatique, assure la réaction du barreur pour le maintien du cap. Partie Contrôle/Commande : Le contrôle commande de NAUTICC est directement intégrée dans le bâti. En face avant sont disposés sur le panneau de commande :

- une API/IHM graphique tactile assurant l’essentiel des fonctions de commande et de paramétrage (marche / arrêt, initialisation,…) - une embase RJ45 et/ou USB pour la liaison PC<-> carte de contrôle. - un jeu de bornes de mesure directe de I et de U. A l’intérieur du châssis formant le coffret sont implantés : - un variateur 400 W associé au moteur ‘’brushless’’, -un capteur de courant, - un convertisseur USB /485, - un ensemble d’alimentations (12 et 24 Vcc) et de protections L’Interface Homme-Machine permet : - l’affichage des principales valeurs mesurées, (angles bateau, safran, vitesse de rotation bateau…), - l’ajout d’un couple perturbateur constant ou sinusoïdal, l’affichage de courbes de mesures (angle du safran et bateau), - le tracé et l’exportation des relevés vers d’autres environnements (Excel par exemple).

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Déplacement de +20°, Gain de 6

Mesures - Mesure et affichage de l’angle du safran, - Mesure et affichage de l’angle du bateau, - Mesure et affichage vitesse de rotation bateau, - Mesure du courant et de la tension moteur ‘’brushless’’, - Pilotage et affichage du couple perturbateur. - Mesure des efforts du pilote automatique (peson fourni).

Potentialités pédagogiques Environnement : Excel, Matlab, Simulink, SysML.

Le système est livré avec 10 TP.

• Modélisation, à partir de l’observation, du comportement du pilote et des mesures (TP1, TP2, TP3),

• Analyse des performances du système (bateau + pilote) : précision, temps de réponse (TP6), stabilité (TP7), étude de l’influence de l’inertie sur un asservissement (TP9), Ordre de la FTBF,

• Influence des réglages du pilote sur les performances (TP4) : certains paramètres sont réglables sur le pilote, en particulier le gain et le réglage de la bande morte,

• Influence des perturbations, mise en évidence du rejet d’une perturbation échelon et du caractère intégrateur de la commande (TP5),

• Détermination du rendement du pilote et de l’effort maxi de poussée sur la tige, Comparaison de cet effort aux performances annoncées (TP8), à partir de mesures sur le système et de résultats de simulation.

• Evolution de la solution (TP10).

Caractéristiques dimensionnelles

Dimensions : L = 1200 mm, P = 600 mm, h = 600 mm. Masse < 60 kg. Energie : 230V-50Hz monophasé, P = 0,5 kVA.

Cap du bateau

Angle du safran