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TP - PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU - GESTION DE SUIVI DU CAP SCIENCES DE L’INGEN

TP - PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU - GESTION DE SUIVI DU CAP SCIENCES DE L’INGENIEUR Classe de Tle 2019 - 2020 1. RAPPEL DU FONCTIONNEMENT DU SYSTEME Ouvrir DOSSIER_TECHNIQUE_PILOTE et cliquer sur « Navigateur_TPWorks » Dans le dossier technique TPWORKS, ouvrir depuis le menu sur la gauche de l’écran DESCRIPTION MATERIELLE ; CHAINE D'ACQUISITION et lire la partie concernant le codeur incrémental (vidéo et texte) Dans le dossier technique TPWORKS, ouvrir depuis le menu sur la gauche de l’écran DESCRIPTION MATERIELLE ; CHAINE D'ENERGIE ; VIDEO CHAINE CINEMATIQUE et lire la vidéo 2. MESURES ELECTRIQUES SUR LE SYSTEME REEL  On a mesuré la fréquence (vitesse) de rotation du moteur électrique à courant continu à l’aide du tachymètre (en mode optique) pour la sortie de tige à vide (sans charge à soulever), en visant la pastille réfléchissante montée sur la poulie motrice à travers le trou réalisé dans le corps inférieur. On obtient Nmoteur  4500 tr/min  On a mesuré la vitesse de sortie de tige avec le tachymètre en mode "contact" équipé pour mesurer la vitesse linéaire (avec la roue). On obtient Vtige  3,7 m/min - page 1 - TP - PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU - GESTION DE SUIVI DU CAP SCIENCES DE L’INGENIEUR Classe de Tle 2019 - 2020  On a effectué le relevé des signaux délivrés par les capteurs à effet Hall (HE1 HE2) pour une entrée de la tige puis pour une sortie. 3. EXPLOITATION DES MESURES Q1) Déterminer la période des signaux (détailler la démarche) La distance entre 2 fronts montants est de 5 carreaux, or 1 carreau correspond à un laps de temps de 10.0ms On a donc T = 5*10.0 = 50.0ms Si nécessaire relire les informations visualisées au début du TP (vidéos et textes) Q2) Etablir la relation entre la période du signal HE1 (ou HE2) et la vitesse de rotation de la vis pour la sortie de la tige du vérin puis calculer la valeur Afin que le signal change d’état, il est nécessaire que le codeur tourne d’1 tour soit 1 tour pour 1 période (T). D’où 1/T = Vvis(tr/s) Soit = 1/0.050 = 20 tr/s Or 20tr/s = (20*60)tr/min = 1200 tr/min Q3) On vous rappelle des caractéristiques partielles de la transmission : poulie motrice Zm = 20 dents et poulie réceptrice Zr = 71 dents. Etablir la relation entre la fréquence de rotation de la vis et celle du moteur, calculer cette dernière valeur Fmoteur*R=Fvis Fmoteur*20/71=Fvis Fvis*71/20=Fmoteur 1200*71/20=4260tr/min - page 2 - HE1 HE2 Entrée de tige HE1 HE2 Sortie de tige TP - PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU - GESTION DE SUIVI DU CAP SCIENCES DE L’INGENIEUR Classe de Tle 2019 - 2020 Q4) On vous rappelle des caractéristiques partielles de la transmission : pas de la liaison hélicoïdale = 3 mm. Etablir la relation entre la vitesse de rotation de la vis et la vitesse de translation de la tige puis calculer cette dernière vitesse V=N*pas=1200*3*10^-3=3.6m/min Q5) Comparer la vitesse de translation de la tige calculée et la valeur mesurée avec le tachymètre en calculant le pourcentage d’erreur. On avait obtenu une Vtige d’environ 3,7m/min D’où (3.7-3.6)/3.7*100=2.7% Q6) Comparer la vitesse de rotation du moteur calculée et la valeur mesurée avec le tachymètre en calculant le pourcentage d’erreur. Vitesse théorique 4260tr/min Vitesse pratique 4500 tr/min D’où (4500-4260)/4500*100=5.3% Q7) Etablir la relation globale entre la période du signal HE1 (ou HE2) et la vitesse de translation de la tige du vérin Vm/min=N*p(en m) et 1/T=vitesseVis(tr/s) D’où Vtranslation en m/min = 1/T*60*3*10^-3 Q8) Un signal (celui de HE1 ou de HE2) suffit-il à mesurer la vitesse de déplacement de la tige, pourquoi ? OUI, il suffit de mesurer la vitesse de déplacement de la tige puisqu’à partir du signal on peut avoir la période et à partir de la période et de l’équation précédente on peut obtenir la vitesse de sortie de tige. Q9) Pourquoi y a-t-il deux capteurs HE1 et HE2 pour constituer le capteur de position ? Il y a 2 capteurs afin de savoir di la tige rentre ou sort. Q10) Noter l’état du signal HE1 à l’instant du front montant de HE2, en sortie de tige et en entrée de tige. Sortie de tige Entrée de tige HE1 1001100 0110011 HE2 1100110 0011001 RAPPEL On peut utliser les expressions HE1 état logique 1 permanent de HE1, état haut du signal HE1 se prononce « HE1 barre », état logique 0 permanent de HE1, état bas du signal ↑HE1 front montant de HE1, passage de l’état 0 à l’état 1 ↓HE1 front descendant de HE1, passage de l’état 1 à l’état 0 - page 3 - TP - PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU - GESTION DE SUIVI DU CAP SCIENCES DE L’INGENIEUR Classe de Tle 2019 - 2020 Q11) Déduire de vos observations l'équation logique du mouvement de la tige en fonction des niveaux logiques des signaux HE1 HE2 RENTREE = ↑HE1+HE1+(HE2) ̅+↑HE2+HE2+↓HE1+(HE1) ̅+↓HE2+(HE2) ̅ SORTIE = HE2+(HE1) ̅+↑HE1+HE1+↓HE2+(HE2) ̅+↓HE1+(HE1) ̅+↑HE2 La connaissance du sens du mouvement de la tige est utilisée dans un programme d’asservissement global de gestion du cap : selon l’écart entre le cap suivi (réel) et le cap voulu (consigne) on doit faire sortir ou rentrer la tige du pilote pour « pousser » ou « tirer » la barre franche et donc faire pivoter le gouvernail 4. PROGRAMMATION DU SUIVI DE CAP Q12) Ouvrir le dossier FLOWCODE et utiliser le fichier « installation Flowcode V4.5 » C’est une version d’évaluation, elle suffit pour cette partie du TP. Il y a un écran de dialogue en début et fin d’utilisation du logiciel qui disparait après quelques secondes... Dans le dossier technique TPWORKS lire la partie concernant le principe de fonctionnement du suivi de cap dans DESCRIPTION TEMPORELLE Q13) Ouvrir le fichier PILOTE avec Flowcode, un panneau de simulation est fourni Q14) Lancer la simulation, modifier les positions des potentiomètres qui simulent les caps Principe de fonctionnement : on fait l’acquisition des caps grâce à deux CAN (simulation du réglage avec un potentiomètre pour le cap « à suivre » et d’une indication d’une boussole pour le cap « suivi » ou réel. Les liaisons entre le micro contrôleur et le panneau de simulation sont imposées RA0 = Acquisition du cap à suivre par le convertisseur analogique numérique CAN0 relié à cette broche, utiliser la variable "cap_a_suivre" définie comme "nombre entier" donc définie avec un signe - page 4 - TP - PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU - GESTION DE SUIVI DU CAP SCIENCES DE L’INGENIEUR Classe de Tle 2019 - 2020 RA1 = Acquisition du cap suivi par le convertisseur analogique numérique CAN1 relié à cette broche, utiliser la variable "cap_suivi" définie comme "nombre entier" donc définie avec un signe RE0 = Commande du moteur pour faire SORTIR la tige du vérin (pivotement du bateau à DROITE) RE1 = Commande du moteur pour faire RENTRER la tige du vérin (pivotement du bateau à GAUCHE) Port D = Indication du cap à suivre (exprimé en degré) sur un afficheur LCD (repéré LCD0) Port B = Indication du cap suivi (exprimé en degré) sur un afficheur LCD (repéré LCD1) On utilisera la conversion suivante Valeur du potentiomètre affiché 50 %  angle de 0°  le cap est « droit devant » le bateau Exemple sur une simulation Valeur du potentiomètre affiché 0 %  angle de -180°  variable numérique = 0 Exemple avec des caps compris entre – 180° et 0° Valeur du potentiomètre affiché 100 %  angle de +180°  variable numérique = 1023 (CAN 10 bits) Exemple avec des caps compris entre 0° et +180° Q15) Lire le fichier VIDEO_SUIVI_CAP - page 5 - TP - PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU - GESTION DE SUIVI DU CAP SCIENCES DE L’INGENIEUR Classe de Tle 2019 - 2020 Q16) Modifier avec flowcode le programme PILOTE fourni permettant le suivi de cap comme décrit par un GRAFCET sur le dossier technique, on imposera une "zone morte" de +/- 10°. Q17) Tester le bon fonctionnement Copie d’écran du programme opérationnel 5. Exemples de résultats obtenus en simulation - page 6 - TP - PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU - GESTION DE SUIVI DU CAP SCIENCES DE L’INGENIEUR Classe de Tle 2019 - 2020 - page 7 - uploads/S4/ tp16-pilote-automatique-de-bateau-gestion-du-cap-redier-cyril.pdf