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Programme(s) : 7483, 7883

Profils(s) : Tous profils

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Lyne Woodward, Maarouf Saad

PLAN DE COURS

Hiver 2024
ELE275 : Asservissements linéaires (4 crédits)

Préalables

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

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 les concepts de base des systèmes asservis linéaires, leurs réponses et techniques de conception ainsi que les concepts de base des systèmes de contrôle.

Algèbre des blocs. Représentation des systèmes. Boucle ouverte et boucle fermée. Réponse des systèmes : régime permanent, régime transitoire, systèmes de premier et deuxième ordres, erreurs en régime permanent. Fonction de transfert des composantes de systèmes asservis. Stabilité : Bode, critère de Nyquist, de Routh. Compensation : avance de phase, retard, série, retour P, PI, PID.

Séances de laboratoire et travaux pratiques. Exemples pratiques : simulation et conception d’un contrôleur, commande de position et de vitesse d’un servomoteur.

Préalable ou concomitant : ELE265 Traitement des signaux (3 cr.)

Objectifs du cours

À la fin du cours, l'étudiant(e) devra être en mesure :

de déterminer les fonctions de transfert des systèmes physiques;
de maîtriser les méthodes d'analyse des systèmes linéaires;
de concevoir et de réaliser des compensateurs et des contrôleurs (P, PI et PID);
d'utiliser les logiciels SIMULINK et LABVIEW pour concevoir et pour analyser des systèmes linéaires asservis .

Stratégies pédagogiques

Les principaux moyens pédagogiques sont :

Un cours magistral par semaine

Enseignement théorique illustré par des exemples concrets. Des exercices et des corrigés sont remis aux étudiants régulièrement.

Travaux pratiques (deux (2) heures par deux (2) semaines)

Des problèmes, proposés au préalable aux étudiant(e)s, sont résolus pour leur permettre de mieux assimiler les techniques présentées pendant le cours. Les étudiants peuvent également demander des éclaircissements sur la matière du cours.

Laboratoires (quatre (4) heures par deux (2) semaines)

Les étudiant(e)s se regroupent par équipe de deux (2) personnes au début de la session. Les membres de l'équipe se partagent les tâches reliées à chaque expérience de façon à leur permettre d'acquérir le meilleur apprentissage. L'équipe remet un rapport à la fin de chaque expérience. Une période de deux (2) semaines est allouée à la préparation du rapport.

Utilisation d’appareils électroniques

Calculatrices permises

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Lundi	08:30 - 12:30	Laboratoire aux 2 semaines
	Lundi	08:30 - 10:30	Travaux pratiques aux 2 semaines
	Jeudi	08:30 - 12:00	Activité de cours
02	Lundi	18:00 - 22:00	Laboratoire aux 2 semaines
	Lundi	18:00 - 20:00	Travaux pratiques aux 2 semaines
	Mardi	18:00 - 21:30	Activité de cours

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Mamane Moustapha Dodo Amadou	Activité de cours	cc-Moustapha.DodoAmadou@etsmtl.ca
01	Azeddine Ghodbane	Laboratoire aux 2 semaines	Azeddine.Ghodbane@etsmtl.ca
01	Azeddine Ghodbane	Travaux pratiques aux 2 semaines	Azeddine.Ghodbane@etsmtl.ca
02	Mamane Moustapha Dodo Amadou	Activité de cours	cc-Moustapha.DodoAmadou@etsmtl.ca
02	Mamane Moustapha Dodo Amadou	Laboratoire aux 2 semaines	cc-Moustapha.DodoAmadou@etsmtl.ca
02	Mamane Moustapha Dodo Amadou	Travaux pratiques aux 2 semaines	cc-Moustapha.DodoAmadou@etsmtl.ca

Cours

Date	Contenus traités dans le cours	Heures
	Introduction Objectifs d'un système de commande, exemples de quelques systèmes de commande.Transformée de Laplace.Équations différentielles. Notions de boucle ouverte et boucle fermée.	3 heures
	Modélisation des systèmes physiques Circuits électriques, systèmes mécaniques, systèmes électromécaniques	5 heures
	Réponse temporelle Systèmes du premier et du second ordre. Réponses impulsionnelle et indicielle. Régimes transitoire et permanent.	5 heures
	Représentation des systèmes Fonctions de transfert Diagrammes-bloc : algèbre des diagrammes-bloc Simplification des diagrammes blocs	3 heures
	Intra	3 heures
	Étude de stabilité Définitions Analyse de stabilité par les racines de la fonction de transfert Critère de Routh-Hurwitz	3 heures
	Erreur en régime permanent Erreurs statiques pour une entrée échelon, rampe et parabolique	2 heures
	Lieux des racines Caractéristiques, construction, analyse Conception de compensateurs (avance de phase, retard de phase) et de contrôleurs (P, PI, PID) à partir du lieu des racines	6 heures
	Réponse en fréquence Diagrammes de Bode, de Nyquist et de Nichols Étude de stabilité. Marge de gain et marge de phase Résonance Identification d'un système à partir de la réponse en fréquence	4 heures
	Techniques de compensation dans le domaine fréquentiel Circuits d'avance de phase, de retard de phase et d’avance-retard. Contrôleurs P, PI et PID	5 heures
	Total	39

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

Laboratoires et travaux pratiques

Date	Description	Heures
	LABORATOIRE 1 : Régulation par tout ou rien du niveau d'un réservoir Se familiariser avec le module LabVIEW statechart. Réaliser un VI (programme de LabVIEW) contrôlant le niveau d’eau d’un réservoir en mode de contrôle Tout ou Rien. Comparer les réponses temporelles du système pour différentes ouvertures de la vanne de vidange.	4 heures
	LABORATOIRE 2 : Modélisation et simulation du niveau d’un réservoir Modéliser la variation du niveau d’un réservoir. Simuler la dynamique de la variation du niveau en boucle ouverte (BO) et en boucle fermée (BF) à l’aide d’un instrument virtuel (VI). Analyser les réponses temporelles (RT) obtenues par simulation en BO et enBF afin de déterminer la constante de temps et le gain statique du système.	4 heures
	LABORATOIRE 3 : Modélisation et simulation de la vitesse d’un moteur CC Déterminer la fonction de transfert (FT) d’un système “Moteur-Tachymètre”. Simuler le comportement du système en boucle ouverte (BO) et en boucle fermée (BF) à l’aide de SIMULINK. Analyser les réponses temporelles (RT) obtenues en boucle ouverte et fermée. Obtenir la caractéristique courant- vitesse d’un pseudo-moteur.	4 heures
	LABORATOIRE 4 : Étude expérimentale des systèmes de second ordre Déterminer la fonction de transfert, ainsi que les indices de performance d’un circuit donné. Étudier le circuit donné par simulation à l’aide de Simulink. Utiliser un instrument virtuel (VI) permettant d’obtenir les réponses temporelles expérimentales du circuit. Réaliser les mesures des paramètres appropriés sur les réponses4 temporelles obtenues. Déterminer les paramètres caractéristiques, ainsi que les indices de performance du système à partir des paramètres mesurés.	4 heures
	LABORATOIRE 5 : Contrôle d'un moteur à courant continu et étude des erreurs en régime permanent Réaliser un VI qui sera utilisé pour contrôler la vitesse du moteur. Concevoir des contrôleurs P et PI selon les erreurs en régime permanent désirées. Déterminer et analyser les erreurs en régime permanent réelles du système.	4 heures
	LABORATOIRE 6 : Identification et contrôle d'un moteur à courant continu dans le domaine fréquentiel Identifier le modèle du moteur CC à partir du lieu de Bode expérimental. Concevoir un contrôleur PI permettant d'atteindre les performances désirées.	4 heures
	Total	24

Utilisation d'outils d'ingénierie

Obtenir les réponses temporelles et fréquentielles de systèmes avec SIMULINK. Modélisation et simulation de systèmes linéaires à l'aide du logiciel LABVIEW.

Évaluation

Description	%	Date de remise
Examen intra (Durée 3 heures)	30 %	Gr. 01 : le 22 février 2024 (David Bensoussan) Gr. 02 : le 20 février 2024 (Dodo Amadou Mamane Moustapha)
Examen final	45 %
Laboratoires	25 %

Dates des examens intra

Groupe(s)	Date
1	22 février 2024
2	20 février 2024

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

À moins d’avis contraire, toute remise en retard d’un travail sera pénalisée de 10% par jour, jusqu’à concurrence de 5 jours. Au-delà de 5 jours, tout travail sera refusé.

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
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/Etudes/citer-pas-plagier). Les clauses du règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS (« Règlement ») 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 qui constituent des infractions de nature académique au sens du Règlement ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignant(e) du cours.

Documentation obligatoire

Notes de cours disponibles sur le site du cours:

Asservissements linéaires, 2018, L. Woodward (version adaptée de M. Saad)

Ouvrages de références

CODRON, P., LE BALLOIS, S., Automatique : systèmes linéaires et continus, Dunod, 2ieme édition, 2006

DORF, R.C., BISHOP, R.H., Modern Control Systems, Prentice Hall, 13ieme édition, 2016

FRANKLIN, G. et al., Feedback Control of Dynamic Systems, Prentice Hall, 8ieme édition, 2019

GOLNARAGHI, F. , KUO, B.C., Automatic Control Systems, Wiley, 10ieme édition, 2017

OGATA, K., Modern Control Engineering, Pearson, 5ième édition, 2010

SEBORG, D. E. et al., Process Dynamics and Control, Wiley, 4ieme édition, 2016

NISE,N., Control Systems Engineering, Wiley, 8ieme édition, 2019

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site du cours : https://ena.etsmtl.ca/