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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Christian Belleau


PLAN DE COURS

Hiver 2022
MEC788 : Mécatronique (3 crédits)


Modalités de la session d’hiver 2022


Pour assurer la tenue de la session d’hiver 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


Les activités d’enseignement de la session d’hiver 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.


Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant ou l'étudiante doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. Il ou elle doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés afin de les rendre disponibles aux personnes inscrites au cours.


La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.


Les examens (intra, finaux) se feront en présence, si la situation socio-sanitaire le permet.


Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’hiver 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et, si requis, qu'elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour toute ou pour une partie de la session d’hiver 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.


Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.


En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d'hiver 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’hiver 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 18 janvier 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 1er février 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Programme(s) : 7684,7884
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MEC222 ET *MEC546    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 32,0 % 68,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure :

  • d’appliquer différentes techniques de modélisation et de simulation pour décrire des systèmes dynamiques;
  • d’analyser les performances et la stabilité d'un système dynamique;
  • de concevoir et ajuster les paramètres de systèmes de commande continue PID; 
  • de sélectionner et d’intégrer les composantes d'un système de commande (capteurs, système de commande et actionneurs) de façon à pouvoir commander efficacement un procédé industriel.

Concept de systèmes et de composantes. Formulation des modèles mathématiques de systèmes physiques, transformée de Laplace, schéma-bloc, fonctions de transfert. Réponse des systèmes du premier et du deuxième ordre. Analyse dans les domaines temporels et fréquentiels. Application aux systèmes mécaniques, électriques, hydrauliques et thermiques. Terminologie et concepts de base de la commande automatique : régulateur, suiveur, systèmes en boucle ouverte et en boucle fermée, servomécanismes, procédés industriels, commande analogique et numérique. Lois de commande classiques : action proportionnelle, intégrale et dérivée. Caractéristiques des capteurs et des actionneurs. Commande d’un processus du premier et du deuxième ordre. Conception et réglage des systèmes de commande. Critères de performance, analyse de stabilité. Réalisation de systèmes de commande. Dimensionnement des composantes du système (actionneur, capteur, système d’entraînement).

Séances de laboratoire portant sur la simulation et la commande de divers systèmes physiques.

Note sur les préalables : le cours MEC546 est concomitant (il peut être suivi en même temps).




Objectifs du cours
  • Appliquer différentes techniques de modélisation et de simulation de façon à définir et à analyser les performances et la stabilité d'un système dynamique;
  • Appliquer les principes de base de l'automatique de façon à concevoir des systèmes de commande continue PID;
  • Être en mesure de sélectionner et d'intégrer les composantes d'un système de commande (capteurs, contrôleurs et actuateurs) de façon à pouvoir contrôler efficacement un procédé industriel.



Stratégies pédagogiques
  • Exposés magistraux complétés par la résolution d'exercices et d’exemples d’applications;
  • Travaux dirigés visant à parfaire les habiletés de l'étudiant en résolution de problèmes;
  • Trois laboratoires visant à mettre en oeuvre les notions théoriques et les techniques d'analyse exposées en classe;
  • Un premier devoir (Devoir #1) axé sur la modélisation et la simulation des systèmes physiques, l'utilisation des schémas blocs et les réponses temporelle et fréquentielle;
  • Un deuxième devoir (Devoir #2) axé sur le dimensionnement des actionneurs et l'ajustement des systèmes de commande.



Utilisation d’appareils électroniques
  • Calculatrice TI en cours, TD, laboratoires et examens;
  • Ordinateur uniquement pour les TD et laboratoires.



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Jeudi 08:30 - 10:30 TP/Laboratoire (Groupe A)
Jeudi 10:30 - 12:30 TP/Laboratoire (Groupe B)
03 Mardi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 15:30 TP/Laboratoire (Groupe A)
Jeudi 15:30 - 17:30 TP/Laboratoire (Groupe B)
04 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Mardi 18:00 - 20:00 TP/Laboratoire (Groupe A)
Mardi 20:00 - 22:00 TP/Laboratoire (Groupe B)



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Jean-Pierre Kenné Activité de cours Jean-Pierre.Kenne@etsmtl.ca A-1820
01 Rony Ibrahim TP/Laboratoire (Groupe A) rony.ibrahim.1@ens.etsmtl.ca
03 Jean-Pierre Kenné Activité de cours Jean-Pierre.Kenne@etsmtl.ca A-1820
04 Jean-Pierre Kenné Activité de cours Jean-Pierre.Kenne@etsmtl.ca A-1820
04 Rony Ibrahim TP/Laboratoire (Groupe A) rony.ibrahim.1@ens.etsmtl.ca



Cours
Cours no. Contenus traités dans le cours Heures
1

Introduction

Modélisation des systèmes mécaniques en translation

Transformées de Laplace

Fonction de transfert

Construction de schéma-bloc

3
2

Modélisation des systèmes mécaniques en rotation

Modélisation des systèmes mécaniques combinés

Transformées de Laplace

Fonction de transfert

Construction de schéma-bloc

3
3

Simplification de schéma-bloc

Réponse temporelle des systèmes du 1er et du 2e ordre 

3
4

Réponse temporelle des systèmes du 1er et du 2e ordre (suite)

3
5

Modélisation des systèmes électriques

Modélisation du moteur à courant continu

3
6

Modélisation des systèmes thermiques

Modélisation des systèmes fluidiques

3
7

Examen intra (voir calendrier de chaque groupe)

3
8

Réponse fréquentielle des systèmes du 1er et du 2e ordre

Lieu de Bode

Indices de performances fréquentielles

Modélisation empirique

3
9

           Dimensionnement et sélection des actionneurs

3
10

Introduction aux systèmes de commande à actions PID (proportionnelle, intégrale et dérivée)

Analyse et réglage des systèmes de commande à actions PID (proportionnelle, intégrale et dérivée)

3
11

Analyse et réglage des systèmes de commande à actions PID (proportionnelle, intégrale et dérivée) (suite)

Notion du lieu des racines

3
12

Notion du lieu des racines (suite)

Approximation des systèmes complexes par des fonctions de transfert de 1er ou de 2e ordre.

Notion de stabilité

3
13

Phénomènes physiques des capteurs

Exemples de capteur

Caractéristiques des capteurs

3

 




Laboratoires et travaux pratiques

Travaux dirigés (TD)

Cours no. Description Heures
1 Exercices sur la modélisation et simulation de systèmes (Partie 1) 2
2 Exercices sur la modélisation et simulation de systèmes (Partie 2) 2
3 Exercices sur les fonctions de transfert et schémas-blocs 2
4 Exercices sur les réponses temporelles (critère de performance) 2
5 Exercices sur la réponse fréquentielle 2
6 Exercices sur les actionneurs 2
7 Exercices sur les systèmes de commande 2
8 Exercices sur le lieu des racines 2

 

Laboratoires

Lab.no. Description Heures
1 Utilisation de Matlab® et Simulink® pour résoudre des systèmes dynamiques 2
2 Simulation du déplacement d'une bille sur une poutre 2
3 Simulation du système de commande pour le positionnement de la bille sur la poutre 2
4 Expérimentation de systèmes de commande la bille sur la poutre 2

 

 




Utilisation d'outils d'ingénierie
  • Outils de modélisation et de simulation numérique des systèmes dynamiques complexes (linéaires).
  • Laboratoires de modélisation de la commande de position d'une bille sur une poutre à l’aide de Simulink (équation temporelle et en Laplace).



Évaluation
Activités %

   Laboratoire 2

5%

   Laboratoire 3

7%

   Laboratoire 4

4%

Devoir 1

7%

Devoir 2

7%

Intra

35%

Final

35%




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1, 4 21 février 2022
3 22 février 2022



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

- 10 % par jour de retard.

- 100 % après trois jours.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

MEC788 – Recueil d'acétates, version révisée Décembre 2020 - Disponible à la Coop de l'ÉTS.




Ouvrages de références
  • Kluever, C. A., Dynamic Systems, Modeling, Simulation, and Control, John Wiley & Sons, 2e édition, 2019.
  • Nise N.S., Control Systems Engineering, John Wiley & Sons, 6e édition, 2010.
  • Ellis G., Control System Design Guide, Elsevier Academic Press, 4e édition, 2012.
  • Alciatore D.G. et M.B. Histand, Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, McGraw-Hill, 4e édition, 2011.
  • Bolton W., Mechatronics : Electronic Control Systems in…, Prentice Hall, 5e édition, 2011.
  • Boukas E.K., Systèmes asservis, éditions de l'École Polytechnique, 1995.
  • Bsata A., Instrumentation et automation dans le contrôle des procédés, Le Griffon d’argile, 2e édition, 1994.
  • Cetinkunt S., Mechatronics, John Wiley & Sons, 2006.
  • Gopal M., Control Systems - Principles and Design, McGraw-Hill,2e édition, 2006.
  • Kuo B.C., Automatic Control Systems, John Wiley & Sons, 9e édition, 2009.
  • Necsulescu D., Mechatronics, Prentice Hall, 2001.
  • Ogata K., Modern Control Engineering, Prentice Hall, 5e édition, 2009.
  • Ostertag É., Systèmes et asservissements continues, Ellipses, 2004.

Aussi, disponibles en format électronique sur Knovel (https://app.knovel.com/web/index.v via le site de la bibliothèque):

  • Machado, et al. (2017), Solved Problems in Dynamical Systems and Control, ISBN 978-1-78561-174-2.
  • Kulakowski et al. (2007), Dynamic Modeling and Control of Engineering Systems (3rd Edition), ISBN 978-0-521-86435-0.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site Moodle : https://ena.etsmtl.ca




Autres informations

Coordonnées de l'enseignant et des chargés de TP/Laboratoire

 

Gr. Nom Activités Courriels Local
01 Jean-Pierre Kenné Activité de cours jean-pierre.kenne@etsmtl.ca A-1820
Rony Ibrahim TP/Laobratoire (Gr. A et B) rony.ibrahim.1@ens.etsmtl.ca  
03 Jean-Pierre Kenné Activité de cours jean-pierre.kenne@etsmtl.ca A-1820
Helena Bechara TP/Laobratoire (Gr. A et B) helena.bechara.1@ens.etsmtl.ca  
04 Jean-Pierre Kenné Activité de cours jean-pierre.kenne@etsmtl.ca A-1820

Rony Ibrahim

Helena Bechara

TP (Gr. A et B)

Laobratoire (Gr. A et B)

rony.ibrahim.1@ens.etsmtl.ca

helena.bechara.1@ens.etsmtl.ca

 

 

 

Calendriers universitaires - Session Hiver 2022

MEC788 – Groupe 01

Cours : Lundi 13h30 - 17h00, local : D-4018

TP/Labo A : Jeudi 8h30 - 10h30, local : A-1504, D-5019

TP/Labo B : Jeudi 10h30 - 12h30, local : A-1504, D-5019

 

Semaine

Lundi

Mardi

Mercredi

Jeudi

Vendredi

1.

3 janvier

 

4 janvier

 

5 janvier

Début des cours

6 janvier

 

7 janvier

2.

10 janvier

Cours 1

11 janvier

 

12 janvier

 

13 janvier

TD 1

14 janvier

3.

17 janvier

Cours 2

18 janvier

 

19 janvier

 

20 janvier

Labo 1

21 janvier

 

4.

24 janvier

Cours 3

25 janvier

 

26 janvier

 

27 janvier

TD 2

28 janvier

 

5.

31 janvier

Cours 4

1er février

 

2 février

            

3 février

TD 3

4 février

 

6.

7 février

Cours 5

8 février

 

9 février

 

10 février

TD 4

11 février

 

7.

14 février

Cours 6

15 février

 

16 février

 

17 février

      Labo 2

18 février

 

8.

21 février

INTRA

22 février

 

23 février

 

24 février

TD 5

25 février

 

9.

28 février

Jour de relâche

1er mars

Jour de relâche

2 mars

Jour de relâche

3 mars

Jour de relâche

4 mars

Jour de relâche

10.

7 mars

Cours 8

8 mars

 

9 mars

 

10 mars

TD 6

11 mars

 

11.

14 mars

Cours 9

15 mars

16 mars

 

17 mars

Labo 3

18 mars

12.

21 mars

Cours 10

22 mars

 

23 mars

 

24 mars

TD 7

25 mars

 

13.

28 mars

Cours 11

29 mars

30 mars

31 mars

Labo 4

1er avril

Congé de Pâques

14.

4 avril

Cours 12

5 avril

6 avril

 

7 avril

TD 8

8 avril

15.

11 avril

Cours 13

12 avril

 

 

 

Période des examens finaux : du 13 au 27 avril 2022

 

MEC788 – Groupe 03

Cours : Mardi 8h30 - 12h00, local D-3012

TP/Labo A : Jeudi 13h30 - 15h30, local : A-1226, D-5019

TP/Labo B : Jeudi 15h30 - 17h30, local : A-1226, D-5019

 

Semaine

Lundi

Mardi

Mercredi

Jeudi

Vendredi

1.

3 janvier

 

4 janvier

 

5 janvier

Début des cours

6 janvier

 

7 janvier

2.

10 janvier

Cours 1

11 janvier

Cours 1

12 janvier

 

13 janvier

TD 1

14 janvier

3.

17 janvier

 

18 janvier

Cours 2

19 janvier

 

20 janvier

Labo 1

21 janvier

 

4.

24 janvier

 

25 janvier

Cours 3

26 janvier

 

27 janvier

TD 2

28 janvier

 

5.

31 janvier

 

1er février

Cours 4

2 février

            

3 février

TD 3

4 février

 

6.

7 février

 

8 février

Cours 5

9 février

 

10 février

TD 4

11 février

 

7.

14 février

 

15 février

Cours 6

16 février

 

17 février

      Labo 2

18 février

 

8.

21 février

 

22 février

INTRA

23 février

 

24 février

TD 5

25 février

 

9.

28 février

Jour de relâche

1er mars

Jour de relâche

2 mars

Jour de relâche

3 mars

Jour de relâche

4 mars

Jour de relâche

10.

7 mars

 

8 mars

Cours 8

9 mars

 

10 mars

TD 6

11 mars

 

11.

14 mars

 

15 mars

Cours 9

16 mars

 

17 mars

Labo 3

18 mars

 

12.

21 mars

 

22 mars

Cours 10

23 mars

 

24 mars

TD 7

25 mars

 

13.

28 mars

 

29 mars

Cours 11

30 mars

 

31 mars

Labo 4

1er avril

 

14.

4 avril

 

5 avril

Cours 12

6 avril

 

7 avril

TD 8

8 avril

15.

11 avril

 

12 avril

Cours 13

 

 

 

Période des examens finaux : du 13 au 27 avril 2022

 

MEC788 – Groupe 04

Cours : Lundi 13h30 - 17h00, local : D-5008

TP/Labo A : Mardi 18h00 - 20h00, local : A-1560, D-3019

TP/Labo B : Mardi 20h00 - 22h00, local : A-1560, D-4017

 

Semaine

Lundi

Mardi

Mercredi

Jeudi

Vendredi

1.

3 janvier

 

4 janvier

 

5 janvier

Début des cours

6 janvier

 

7 janvier

2.

10 janvier

Cours 1

11 janvier

 

12 janvier

 

13 janvier

 

14 janvier

3.

17 janvier

Cours 2

18 janvier

TD 1

19 janvier

 

20 janvier

 

21 janvier

 

4.

24 janvier

Cours 3

25 janvier

Labo 1

26 janvier

 

27 janvier

 

28 janvier

 

5.

31 janvier

Cours 4

1er février

TD 2

2 février

            

3 février

 

4 février

 

6.

7 février

Cours 5

8 février

TD 3

9 février

 

10 février

 

11 février

 

7.

14 février

Cours 6

 

15 février

TD 4

16 février

 

17 février

 

18 février

 

8.

21 février

INTRA

22 février

      Labo 2

 

23 février

 

24 février

 

25 février

 

9.

28 février

Jour de relâche

 

1er mars

Jour de relâche

2 mars

Jour de relâche

3 mars

Jour de relâche

4 mars

Jour de relâche

10.

7 mars

Cours 8

8 mars

TD 5

9 mars

 

10 mars

 

11 mars

 

11.

14 mars

Cours 9

15 mars

         TD 6

16 mars

 

17 mars

 

18 mars

 

12.

21 mars

Cours 10

22 mars

Labo 3

23 mars

 

24 mars

 

25 mars

 

13.

28 mars

Cours 11

29 mars

TD 7

30 mars

 

31 mars

 

1er avril

 

14.

4 avril

Cours 12

5 avril

Labo 4

6 avril

 

7 avril

 

8 avril

15.

11 avril

Cours 13

12 avril

TD 8

 

 

 

Période des examens finaux : du 13 au 27 avril 2022

  • Période de modifications d’inscription sans mention d’échec et avec remboursement (pour tous les étudiants) : du 5 au 18 janvier 2022.  
  • Période d’abandon des cours sans mention d’échec ni remboursement pour les cours de l’hiver 2022 : du 2 février au 16 mars 2022.