UE Automatique / Automatics

- Introduire les notions de base de programmation d'automate par Grafcet

- Introduire les notions de dynamique des systèmes et de performances

- Découvrir les problèmes de commande en boucle fermée et de régulation

- Introduction for automata design using Grafcet tool

- Introduction of dynamics concepts for characterisation of feedback loop systems and design

- Discover the feedback control problems

Partie I - Introduction à  la commande des systèmes à évènements discrets par le Grafcet, pour les automates programmables industriels.

Partie II - Introduction à  la commande des systèmes linéaires continus

1    Mise en équations des systèmes linéaires continus :

1.1    Propriétés générales des systèmes linéaires continus

1.2    Mise en équations des systèmes électriques

1.3    Mise en équations des systèmes mécaniques

1.4    Systèmes électro-mécaniques

2    Réponse d'un système linéaire - Fonction de transfert :

2.1    Rappel sur la transformée de Laplace

2.2    Résolution des équations différentielles par la transformée de Laplace

2.3    Fonction de transfert

2.4    Schéma fonctionnel

3    Réponses temporelles du 1er ordre et du 2nd ordre :

3.1    Décomposition d'un système linéaire

3.2    Propriétés des systèmes du 1er ordre

3.3    Propriétés des systèmes du 2nd ordre

3.4    Réponse impulsionnelle

4    Réponse en fréquence des systèmes linéaires :

4.1    Transmittance complexe d'un système linéaire

4.2    Lieux de Bode

4.3    Lieux de Black

4.4    Lieux de Nyquist

5    Systèmes bouclés  Asservissements :

5.1    Description générale des systèmes bouclés

5.2    Réduction des perturbations additives

6    Précision :

6.1    Régime permanent  Formule générale de l'erreur

6.2    Erreurs sur l'échelon et la rampe

7    Stabilité :

7.1    Conditions fondamentales de stabilité

7.2    Critère fréquentiel de stabilité

7.3    Critère algébrique de stabilité

7.4    Marge de phase, marge de gain

8    Correction des processus :

8.1    Correcteur proportionnel intégral Dérivée

8.2    Correction fréquentielle

Part I - Introduction to the control of discrete event systems by Sequential Function Chart for programmable logic controllers.

Partie II - Introduction to the control of continuous-time linear systems

1    Modelling of continuous linear systems:

1.1    General properties of continuous linear systems

1.2    Electrical systems

1.3    Mechanical Systems

1.4    Electro-mechanical systems

2     Linear system response ; Transfer Function :

2.1    Laplace Transform

2.2    Differential equations solving by Laplace transform

2.3    Block diagramm

3    1st and 2nd order time responses:

3.1      Linear system decomposition

3.2    1st order system properties

3.3    2nd order system properties

3.4    Impulsion response

4    Linear system frequency response :

4.1    Linear system frequency tranfer

4.2    Bode curves

4.3    Black curves

4.4    Nyquist curves

5    Closed-loop systems Control :

5.1    General description of closed systems

5.2    Reduction of additional perturbances

6    Precision :

6.1    Permanent behavior

6.2    Echelon and ramp errors

7    Stability :

7.1    Fundamental stability conditions

7.2    Algebraic stability criterion

7.3    Gain and phase margin

8    Processus control:

8.1    Proportionnel intégral and derivative regulator

8.2    Frequential domain controller design

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Identification
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* Savoir identifier de manière pratique un système du premier et du second ordre sur une réponse indicielle et harmonique

* Comprendre la méthodologie d'une identification en boucle fermée pour les systèmes instables

* Savoir utiliser des méthodes de Strejc et de Broïda pour l'identification et la modélisation d'un système

Asservissement
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* Savoir mesurer les performances d'un système en boucle fermée

* Être capable d'analyser les sources d'erreur de modélisation lorsque les résultats théoriques ne correspondent pas aux mesures

* Savoir dimensionner de manière théorique un correcteur proportionnel pour obtenir les performances désirée

* Savoir analyser la stabilité et les performances d'un système en simulation sous Matlab

* Savoir appliquer la méthode de Ziegler-Nichols pour le réglage d'un  correcteur PID

* Savoir observer les effets des actions proportionnelle dérivé et intégrale sur les performances d'un système

Système Logique
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* Savoir programmer un grafcet en langage LADDER sur un automate programmable

Identification
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* To be able to identify in a practical way a first and second order system with a step response and an harmonic response

* Understand the methodology of closed-loop identification for unstable systems

* Know how to use Strejc and Broïda methods to identify and model a system


Control
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* Know how to measure the performance of a closed-loop system

* Be able to analyze the sources of modelling error when the theoretical results do not match the measurements

* Know how to theoretically dimension a proportional corrector to obtain the desired performance

* Analyze the stability and performance of a system in simulation using Matlab

* Know how to apply the Ziegler-Nichols method for adjusting a PID corrector

* Know how to observe the effects of actions proportional and integral on the performance of a system

Logical System
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* Know how to program a grafcet in LADDER language on a PLC

TP1 - Synthèse de correcteur par placements de pôles (4h TP simulation sous Matlab)

     * Être capable d'utiliser de Matlab (rltool, ltiview, simulink)

     * Savoir utiliser lieu de Evans pour réglage de correcteur par placement de pôles

TP2 - Asservissement de vitesse et de position (8h de TP)

     * Savoir réaliser l'identification des paramètres d'un système du 1er ordre (plage de linéarité, constante de temps et gain)

     * Savoir analyser l'influence d'un correcteur proportionnel sur la stabilité et les performances d'un système bouclé

     * Savoir réaliser un asservissement de vitesse et de position d'une MCC respectant les performances désirées

TP3 - Pendule inversé

     * Savoir utiliser les outils de simulation pour analyser la stabilité et les performances d'un système

     * Comprendre la démarche d'identification d'un système en boucle fermé lorsque celui-ci est instable en boucle ouverte

     * Savoir identifier les paramètres d'un système du second ordre sur une réponse indicielle

     * Être capable de proposer un correcteur stabilisant un système instable


TP4 - Régulation de température

     * Savoir identifier les paramètres d'un système du premier ordre en utilisant les méthode de Strejc et Broïda

     * Savoir modéliser un retard et comprendre son sens physique

     * Être capable de proposer un correcteur P,PI et PID par la méthode de Ziegler Nichols


TP5 - Programmation d'une barrière de parking sur un automate TWIDO

     * Être capable de transcrire un grafcet en langage LADDER

     * Savoir programmer un automate TWIDO

TP1 - Corrector synthesis by pole placement (4h TP simulation using Matlab)

     * be able to use Matlab (rltool, ltiview, simulink)

     * know how to use Evans locus for adjusting the corrector by placing poles


TP2 - Speed and position control (8h of TP)

     * Know how to identify the parameters of a 1st order system (linearity range, time constant and gain)

     * Analyze the influence of a proportional corrector on the stability and performance of a looped system

     * To know how to achieve a speed and position control of an MCC respecting the desired performances


TP3 - Inverted pendulum

     * know how to use simulation tools to analyze the stability and performance of a system

     * understand the process of identifying a closed-loop system when it is unstable in an open loop

     * know how to identify the parameters of a second-order system on a step response

     * be able to propose a corrector to stabilize an unstable system


TP4 - Temperature control

     * Know how to identify the parameters of a first order system using the Strejc and Broïda methods

     * Know how to model a delay and understand its physical meaning

     * be able to propose a P,PI and PID corrector using the Ziegler Nichols method

TP5 - Programming a parking barrier on a TWIDO PLC

     * be able to transcribe a grafcet in LADDER language

     * know how to program a TWIDO PLC

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