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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Pierre Bélanger


PLAN DE COURS

Automne 2014
MEC645 : Automatique et mécatronique (4 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 50,0 % 50,0 %




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



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;

Quatre laboratoires visant à mettre en œuvre les notions théoriques et les techniques d'analyse exposées en classe;

Un devoir visant à résoudre une problématique complexe au moyen de méthodes mettant en jeu la réalisation d’expériences, l’analyse et l’interprétation des données et la synthèse de l’information afin de formuler des conclusions valides.

Un projet pour développer un esprit de synthèse dans le but d’effectuer la conception et le dimensionnement d’un système mécatronique.




Utilisation d’appareils électroniques

Calculatrice TI / Ordinateur pour les TD et laboratoires




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques et laboratoire
02 Lundi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques et laboratoire
Mercredi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Pierre Bélanger Activité de cours Pierre.Belanger@etsmtl.ca A-2134
01 Guillaume Boivin Travaux pratiques et laboratoire guillaume.boivin.1@ens.etsmtl.ca
02 Christian Belleau Activité de cours Christian.Belleau@etsmtl.ca A-2127
02 Abdelhak Badi Travaux pratiques et laboratoire badihak@yahoo.fr



Cours
Cours no. Contenus traités dans le cours Heures
1 Introduction Modélisation mathématique de systèmes mécaniques en translation 3
2 Fonction de transfert dans le domaine de Laplace Construction et simplification de schémas-blocs Modélisation mathématique de systèmes mécaniques en rotation 3
3 Modélisation mathématique de systèmes mécaniques en rotation (suite) Modélisation mathématique des systèmes électriques 3
4 Modélisation mathématique des systèmes électriques (suite) Modélisation mathématique des systèmes fluidiques Modélisation mathématique des systèmes thermiques Simplification d’un système complexe vers un système 1er ou 2ème ordre 3
5 Réponse temporelle des systèmes (1er et 2ème ordre, critères de performance) 3
6 Réponse fréquentielle des systèmes 3
7 Dimensionnement et critère de sélection des actionneurs (1ère partie) 3
8 Dimensionnement et critère de sélection des actionneurs (2e partie) Introduction à la commande PID et au contrôleur proportionnel 3
9 Contrôleur à action proportionnelle, intégrale et dérivée 3
10 Contrôleur à action proportionnelle, intégrale et dérivée (suite) Notion de lieu des racines 3
11 Notion de lieu des racines (suite) Approximation des systèmes par fonctions de transfert simplifiées Notion de stabilité 3
12 Dimensionnement et critères de sélection des capteurs 3
13 Dimensionnement et critères de sélection des capteurs (suite) 3



Laboratoires et travaux pratiques

Travaux dirigés (TD)

Cours no. Description Heures
1 Exercices sur la modélisation et simulation de systèmes (Partie 1) 3
2 Exercices sur la modélisation et simulation de systèmes (Partie 2) 3
3 Exercices sur les fonctions de transfert et schémas-blocs 3
4 Exercices sur les réponses temporelles et fréquentielle (critère de performance) 3
5 Examen intra 3
6 Exercices sur les actionneurs / capteurs 3
7 Exercices sur les contrôleurs (Partie 1) 3
8 Exercices sur les contrôleurs (Partie 2) 3

 

 

Laboratoires

Cours no. Description Heures
1 Utilisation de Matlab® et Simulink® pour résoudre des systèmes dynamiques. 3
2 Simulation d’un moteur à courant continu (Simulink®) 3
3 Simulation orientée objet (SimMechanics®) 3
4 Réponse expérimentale d’un moteur à courant continu en boucle ouverte et fermée. 3

 




Utilisation d'outils d'ingénierie

Outils de modélisation et de simulation numérique des systèmes dynamiques complexes (linéaires). Laboratoires de modélisation d’un moteur à courant continu à l’aide de Simulink (équation temporelle et en Laplace) et de SimMechanics (modèle orientée objet).




Évaluation
Activité Description %
Labo 2 Laboratoire 2 : Simulation d’un moteur à courant continu 5%
Labo 3 Laboratoire 3 : Simulation orientée objet (SimMechanics®) 3%
Labo 4 Laboratoire 4 : Réponse expérimentale d’un moteur à courant continu en boucle ouverte et fermée. 7%
Dev Devoir 5%
Intra   35 %
Projet Conception de dimensionnement d’un système mécatronique 10%
Final   35 %

Une moyenne de 50 % ou plus dans les examens et une moyenne générale de 50 % ou plus sont nécessaires pour passer le cours.




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 à l’article 6.5.2 du Règlement des études, se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions 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’un 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
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant 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. Pour un examen final, l'étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d'un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l'attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l'étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l'étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d'un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Infractions de nature académique
Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier ! http://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/regl_etudes_1er_cycle.pdf



Documentation obligatoire

MEC645 – RECUEIL D’ACÉTATES DISPONIBLE SUR MOODLE




Ouvrages de références
  • Nise N.S., Control Systems Engineering, John Wiley & Sons, 6e édition, 2010.
  • Ellis G., Control System Design Guide, Elsevier Academic Press, 4e edition, 2012.
  • Alciatore D.G. et M.B. Histand, Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, McGraw-Hill, 4e édition, 2011.
  • Bishop R.H., The Mechatronics Handbook, CRC Press, 2002 (disponible en version électronique au http://www.engnetbase.com/ejournals/books/book_summary/summary.asp?id=774).
  • 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.



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