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Responsable(s) Ouassima Akhrif, Lyne Woodward

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Ouassima Akhrif, Lyne Woodward


PLAN DE COURS

Automne 2022
ELE777 : Modélisation et identification des systèmes dynamiques (3 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7483, 7883
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ELE275    
             
Programme(s) : 7694
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ELE275 ET ELE474    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 66,7 % 33,3 %




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
Au terme de ce cours, l'étudiante ou l'étudiant aura acquis la méthodologie pour établir les éléments d'un modèle physique pour divers systèmes dynamiques.

Principes de modélisation et de simulation, techniques et outils. Éléments de systèmes dynamiques : électriques, mécaniques, électromécaniques, hydrauliques et thermiques. Différentes représentations mathématiques des systèmes dynamiques. Linéarisation des équations non linéaires autour d'un point de fonctionnement. Représentation dans l'espace d'état. Solution numérique d'une équation d'état. Techniques classiques d’identification : réponse fréquentielle, réponse impulsionnelle. Principes d’identification paramétrique. Méthode des moindres carrés.

Séances de laboratoire sur équipement informatique et banc d'essai en vue de simuler et valider les techniques de modélisation étudiées dans différentes conditions de fonctionnement.



Objectifs du cours

Donner à l'étudiant(e) des outils nécessaires pour être capable de comprendre et d'effectuer :

  • la modélisation de systèmes mécaniques, électriques, électromécaniques, hydrauliques et thermiques;
  • les différentes représentations mathématiques des systèmes dynamiques.

Donner les connaissances nécessaires pour la compréhension et la mise en oeuvre des différentes méthodes d'identification.

  • Rendre l’étudiant(e) capable de déterminer les paramètres des procédés à partir de leur réponse aux entrées de différentes formes d'ondes.



Stratégies pédagogiques

Un cours magistral par semaine. Plusieurs exemples seront faits en classe pour permettre aux étudiant(e)s de bien assimiler la théorie et les techniques présentées en cours.

Deux heures de laboratoire par semaine.



Utilisation d’appareils électroniques

Expérience en informatique

Les étudiant(e)s sont amené(e)s à simuler des équations différentielles et algébriques représentant des modèles dynamiques de systèmes physiques. Langages utilisés : PC-MATLAB, SIMULINK.



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 13:30 - 17:30 Laboratoire aux 2 semaines
Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Lyne Woodward Activité de cours Lyne.Woodward@etsmtl.ca A-2462
01 Mamane Moustapha Dodo Amadou Laboratoire aux 2 semaines cc-Moustapha.DodoAmadou@etsmtl.ca



Cours
Date Contenus traités dans le cours Heures
 

Partie I : Modélisation des systèmes dynamiques

    Classification des systèmes / Définitions  (2 heures)

  • Linéaires / Non linéaires
  • Continus / Discrets / Hybrides
  • Déterministes / Stochastiques
  Représentation mathématique des systèmes dynamiques  (4 heures)
  • Équations différentielles / aux différences
  • Fonctions de transfert
  • Représentation d'état
  Modélisation des systèmes électriques  (5 heures)
  • Circuits électriques
  • Circuits électroniques (Amplificateurs, filtres, etc.)
  • Puissance, énergie
  • Systèmes électriques non linéaires
  Modélisation des systèmes mécaniques et électromécaniques  (5 heures)
  • Systèmes mécaniques en translation
  • Systèmes mécaniques en rotation
  • Méthode de Lagrange
  • Moteurs à courant continu
  • Moteurs à courant alternatif
  Modélisation des systèmes thermiques  (3 heures)
  • Résistance et capacité thermique
  • Échangeur de chaleur
  Modélisation des systèmes hydrauliques et pneumatiques  (5 heures)
  • Résistance, capacité, inertie hydraulique-pneumatique
  • Systèmes de niveau
   		 24 heures
 

Partie II : Identification des systèmes

 

Méthodes classiques d'identification  (9 heures)

  • Réponse en fréquence
  • Réponse à l'échelon
  • Réponse impulsionnelle
  Aspects pratiques de l'identification  (3 heures)
  • Conception des expériences
  • Conditionnement des signaux
  • Choix et validation du modèle
   		 12 heures
Total 36+3h(examen)

 

NOTE : Tous les cours sont d'une durée de 3 heures 30 minutes par semaine.

 

 



Laboratoires et travaux pratiques

Laboratoires  (24 heures)

Les séances de laboratoire seront consacrées dans une première partie à la simulation des réponses des systèmes à l'aide du logiciel MATLAB. L'étudiant(e) mettra en oeuvre les différentes techniques acquises dans le cours pour identifier les paramètres de systèmes physiques électromécaniques.

 

Date Description Heures
  Laboratoire 1 : Représentation et réponse des systèmes linéaires 4 heures
  Laboratoire 2 : Simulation d'un système à torsion 4 heures
  Laboratoire 3 : Modélisation grands et petits signaux d'un circuit électrique non linéaire 4 heures
  Laboratoire 4 : Modélisation et simulation d'un servo-actionneur électrohydraulique 4 heures
  Laboratoire 5 : Identification d'un système à torsion 8 heures
Total 24

 



Utilisation d'outils d'ingénierie

Matlab Simulink


Évaluation
Activité Description % Date de remise
  Examen mi-session 35 %  
  Examen final 35 %  
  Laboratoires 30 %  
       

 

Les examens sont d'une durée de 3 heures avec documentation. L'examen final ne couvre que la matière des cours présentée après le premier examen. Pour réussir le cours, il faut accumuler au moins 50 points sur 100



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 1 novembre 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

Tout travail remis en retard pourra être refusé ou pénalisé selon les circonstances qui seront évaluées par l'enseignant.



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).



Infractions de nature académique
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

©AKHRIF, O., Notes de cours, ÉTS (disponibles sur Moodle).



Ouvrages de références
  • OGATA, System Dynamics, Prentice Hall, 1992.
  • SHEARER, J.L., MURPHY, A.T., RICHARDSON, H.H., Introduction to System Dynamics, Addison-Wesley, 1971.
  • LANDAU, I.D., Identification et commande des systèmes, Éditions Hermès, Paris, 1988.
  • NORTON, J.P., An Introduction to Identification, Academic Press, 1986.
  • LJUNG, L., System Identification: Theory for the User, Prentice Hall, 1987.
  • ASTROM, K.J., WITTENMARK, B., Adaptive Control, Addison-Wesley, 1989.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://cours.etsmtl.ca/ele777/