Sciences pour ingénieur et systèmes électroniques S2
Public Concerné
avoir suivi et validé les semestres 1 et 2 de la formation seti ou un M1 dans le domaine des systèmes électroniques
Objectifs pédagogiques
- Acquerir des connaissances de base pour la conception de systemes asservis ou regules continus.
- Developper les outils permettant une approche rigoureuse de la commande dynamique des systemes en proposant des methodes de synthese robustes pour la commande de procedes industriels.
L'objectif de l'unite d'enseignement est de permettre aux apprentis de comprendre les principes generaux des capteurs et des conditionneurs associes afin de choisir un systeme de mesure adapte au cahier des charges, de le mettre en oeuvre, d'analyser les resultats obtenus et de
Ce cours presente la theorie des distributions qui est indispensable pour gerer rigoureusement le passage du continu au discret en traitement du signal ainsi qu'en probabilite.
Les distributions sont une generalisation de la notion de fonctions, permettant de donner un sens precis et operationnel a la "mesure de Dirac", a la derivation des fonctions discontinues et a l'echantillonnage.
Les objectifs de cette unite d'enseignement sont les suivants :
- Introduire les outils et les methodes d'analyse et de traitement analogique du signal deterministe.
- Familiariser les apprentis avec la dualite temps-frequences des signaux analogiques deterministes et
les outils permettant de les caracteriser dans les deux domaines.
- Appliquer et voir l'application des outils introduits sur des systemes reels.
Donner aux apprentis les bases du traitement numerique du signal, utilisables des la premiere annee en entreprise pour des projets relativement simples (etude de filtres numeriques) et necessaires pour aborder les notions avancees enseignees en seconde annee.
- Developper les outils permettant une approche rigoureuse de la commande dynamique des systemes en proposant des methodes de synthese robustes pour la commande de procedes industriels.
L'objectif de l'unite d'enseignement est de permettre aux apprentis de comprendre les principes generaux des capteurs et des conditionneurs associes afin de choisir un systeme de mesure adapte au cahier des charges, de le mettre en oeuvre, d'analyser les resultats obtenus et de
Ce cours presente la theorie des distributions qui est indispensable pour gerer rigoureusement le passage du continu au discret en traitement du signal ainsi qu'en probabilite.
Les distributions sont une generalisation de la notion de fonctions, permettant de donner un sens precis et operationnel a la "mesure de Dirac", a la derivation des fonctions discontinues et a l'echantillonnage.
Les objectifs de cette unite d'enseignement sont les suivants :
- Introduire les outils et les methodes d'analyse et de traitement analogique du signal deterministe.
- Familiariser les apprentis avec la dualite temps-frequences des signaux analogiques deterministes et
les outils permettant de les caracteriser dans les deux domaines.
- Appliquer et voir l'application des outils introduits sur des systemes reels.
Donner aux apprentis les bases du traitement numerique du signal, utilisables des la premiere annee en entreprise pour des projets relativement simples (etude de filtres numeriques) et necessaires pour aborder les notions avancees enseignees en seconde annee.
Capacité et compétences acquises
- Comprendre le fonctionnement d'un systeme asservis continu.
- Etre capable de rediger le cahier des charges d'un asservissement. - Savoir optimiser une boucle de regulation.
Analyser l'attente du client, la reformuler dans le langage de la mesure, identifier les contraintes et les traduire dans un cahier des charges.
Comprendre les specifications des fournisseurs, optimiser les choix pour repondre aux besoins. Mettre en oeuvre le systeme de mesure,
Exprimer le resultat (valeur, incertitude associee).
Confronter le resultat au cahier des charges et prendre une decision.
Maitriser les outils theoriques et numeriques permettant de traiter, compresser et transmettre des signaux (audio, images, films, etc )
- Caracteriser les signaux analogiques dans les domaines temporel et frequentiel (puissance, energie, serie de Fourier, transformee de Fourier, spectre, correlation..).
- Traiter les signaux analogiques (filtrage, modulation..).
- concevoir de maniere optimale un systeme d'acquisition et de traitement numerique : choix des convertisseurs, frequences d'echantillonnage, filtres d'antirepliement et lissage, puissance de calcul du DSP (digital signal processor), ...
- definir un gabarit de filtre et son type (RII, RIF, a phase lineaire ou non, ...)
- implementer l'algorithme de traitement dans un DSP
Savoir decider, pour une application donnee, si une architecture micro-programmee doit etre envisagee. Faire le choix du microcontroleur et savoir parametrer les fonctions avancees en fonction du cahier des charges.
- Etre capable de rediger le cahier des charges d'un asservissement. - Savoir optimiser une boucle de regulation.
Analyser l'attente du client, la reformuler dans le langage de la mesure, identifier les contraintes et les traduire dans un cahier des charges.
Comprendre les specifications des fournisseurs, optimiser les choix pour repondre aux besoins. Mettre en oeuvre le systeme de mesure,
Exprimer le resultat (valeur, incertitude associee).
Confronter le resultat au cahier des charges et prendre une decision.
Maitriser les outils theoriques et numeriques permettant de traiter, compresser et transmettre des signaux (audio, images, films, etc )
- Caracteriser les signaux analogiques dans les domaines temporel et frequentiel (puissance, energie, serie de Fourier, transformee de Fourier, spectre, correlation..).
- Traiter les signaux analogiques (filtrage, modulation..).
- concevoir de maniere optimale un systeme d'acquisition et de traitement numerique : choix des convertisseurs, frequences d'echantillonnage, filtres d'antirepliement et lissage, puissance de calcul du DSP (digital signal processor), ...
- definir un gabarit de filtre et son type (RII, RIF, a phase lineaire ou non, ...)
- implementer l'algorithme de traitement dans un DSP
Savoir decider, pour une application donnee, si une architecture micro-programmee doit etre envisagee. Faire le choix du microcontroleur et savoir parametrer les fonctions avancees en fonction du cahier des charges.
Contenu de la formation
ECUE USSE04-1 Automatique générale, systèmes asservis Coefficient 2
1. Commande des systèmes continus :
Signaux, systèmes en boucle ouverte et en boucle fermée. Schémas fonctionnels et limites des représentations. Critères : stabilité, précision, rapidité, amortissement, etc....
2. Modèles de représentation :
Études de modèles de systèmes électroniques, mécaniques, hydrauliques, thermiques, électromécaniques et utilisant des fluides compressibles.
3. Étude dans le domaine temporel :
Signaux discrets et convolution discrète. Signaux causaux continus et intégrale de convolution. Rappels sur la transformée de Laplace appliquée à l'automatique. Exemples et détermination des réponses temporelles par les résidus. Réduction des blocs diagrammes.
4. Analyse des réponses temporelles :
Études des systèmes du premier et du second ordre. Réponse impulsionnelle et indicielle. Détermination des valeurs finales. Systèmes d'ordre supérieur et pôles dominants. Stabilité : critère de Routh. Tracé du lieu d'Evans (lieu des pôles). Modélisation par la réponse indicielle (Strejc, Broïda, etc..).
5. Réponses en fréquence :
Représentation de Bode, de Nyquist et dans le plan gain/phase. Critère de stabilité de Nyquist et règle du revers. Stabilité absolue et relative. Corrélation entre les réponses temporelle et fréquentielle. Marge de phase et de gain, bande passante, passage en boucle fermée.
6. Compensation des systèmes asservis :
Correction par avance de phase et retard de phase : mise en oeuvre. Corrections proportionnelle, intégrale et dérivée. Méthodes de réglage de Ziegler et Nichols. Correction par retour d'état.
ECUE USSE04-2 Techniques de mesures Coefficient 2
Capteurs : Principes généraux des capteurs du premier et du second ordre, Propriétés statiques (étendue de mesure, calibre, linéarité, hystérésis, saturation,...) et dynamiques (temps de réponse, bande passante, diagramme de Bode), Principe des conditionneurs associés : pont de Wheatstone, montage push-pull, élimination des grandeurs d'influence, généralisation aux capteurs à impédances complexes, amplificateurs opérationnels, circuits de base, amplificateur d'instrumentation, amplificateur de charge, convertisseur numérique analogique et analogique numérique.
Travaux Pratiques : 2 séances de TP de 4h
ECUE USSE04-3 Mathématiques du signal Coefficient 2
Définition des distributions,
Dérivation, convolution des distributions, exemples : Dirac et peigne de Dirac.
Lien avec l'échantillonnage d'une fonction. Périodisation
Transformée de Fourier des distributions
Cas des signaux périodiques
Echantillonnage
Transformée de Fourier rapide (FFT) sous Matlab
ECUE USSE04-4 Traitement analogique du signal Coefficient 2
Introduction et classification signaux analogiques
Système linéaire invariant temporellement et convolution
Décomposition en série de Fourier
Transformée de Fourier
Modulations analogiques
Analyse spectrale analogique
Autocorrélation et inter corrélation des signaux analogiques
Deux séances de TP
ECUE USSE04-5 Traitement numérique du signal Coefficient 2
Numérisation des signaux analogiques, architectures des systèmes de traitement numérique
Analyse temporelle et fréquentielle des signaux numériques
Réponse temporelle et fréquentielle des systèmes numériques linéaires et invariants dans le temps (SLIT)
Analyse et synthèse des filtres à réponse impulsionnelle finie (RIF)
Analyse et synthèse des filtres à réponse impulsionnelle infinie (RII)
ECUE USSE04-6 Programmation micro contrôleur coefficient 2
Critères de choix d'un microcontrôleur en environnement industriel
Un microcontrôleur complet disposant d'un maximum d'interfaces intégrés : le PIC 16F887 de chez MICROCHIP.
Mise en oeuvre des fonctionnalités courantes : I/O, interruptions, timers, CAN, EEPROM....
Les modules de capture, de comparaison et PWM ; Communications série, parallèle. ; Les Bus I2C et RS232.
1. Commande des systèmes continus :
Signaux, systèmes en boucle ouverte et en boucle fermée. Schémas fonctionnels et limites des représentations. Critères : stabilité, précision, rapidité, amortissement, etc....
2. Modèles de représentation :
Études de modèles de systèmes électroniques, mécaniques, hydrauliques, thermiques, électromécaniques et utilisant des fluides compressibles.
3. Étude dans le domaine temporel :
Signaux discrets et convolution discrète. Signaux causaux continus et intégrale de convolution. Rappels sur la transformée de Laplace appliquée à l'automatique. Exemples et détermination des réponses temporelles par les résidus. Réduction des blocs diagrammes.
4. Analyse des réponses temporelles :
Études des systèmes du premier et du second ordre. Réponse impulsionnelle et indicielle. Détermination des valeurs finales. Systèmes d'ordre supérieur et pôles dominants. Stabilité : critère de Routh. Tracé du lieu d'Evans (lieu des pôles). Modélisation par la réponse indicielle (Strejc, Broïda, etc..).
5. Réponses en fréquence :
Représentation de Bode, de Nyquist et dans le plan gain/phase. Critère de stabilité de Nyquist et règle du revers. Stabilité absolue et relative. Corrélation entre les réponses temporelle et fréquentielle. Marge de phase et de gain, bande passante, passage en boucle fermée.
6. Compensation des systèmes asservis :
Correction par avance de phase et retard de phase : mise en oeuvre. Corrections proportionnelle, intégrale et dérivée. Méthodes de réglage de Ziegler et Nichols. Correction par retour d'état.
ECUE USSE04-2 Techniques de mesures Coefficient 2
Capteurs : Principes généraux des capteurs du premier et du second ordre, Propriétés statiques (étendue de mesure, calibre, linéarité, hystérésis, saturation,...) et dynamiques (temps de réponse, bande passante, diagramme de Bode), Principe des conditionneurs associés : pont de Wheatstone, montage push-pull, élimination des grandeurs d'influence, généralisation aux capteurs à impédances complexes, amplificateurs opérationnels, circuits de base, amplificateur d'instrumentation, amplificateur de charge, convertisseur numérique analogique et analogique numérique.
Travaux Pratiques : 2 séances de TP de 4h
ECUE USSE04-3 Mathématiques du signal Coefficient 2
Définition des distributions,
Dérivation, convolution des distributions, exemples : Dirac et peigne de Dirac.
Lien avec l'échantillonnage d'une fonction. Périodisation
Transformée de Fourier des distributions
Cas des signaux périodiques
Echantillonnage
Transformée de Fourier rapide (FFT) sous Matlab
ECUE USSE04-4 Traitement analogique du signal Coefficient 2
Introduction et classification signaux analogiques
Système linéaire invariant temporellement et convolution
Décomposition en série de Fourier
Transformée de Fourier
Modulations analogiques
Analyse spectrale analogique
Autocorrélation et inter corrélation des signaux analogiques
Deux séances de TP
ECUE USSE04-5 Traitement numérique du signal Coefficient 2
Numérisation des signaux analogiques, architectures des systèmes de traitement numérique
Analyse temporelle et fréquentielle des signaux numériques
Réponse temporelle et fréquentielle des systèmes numériques linéaires et invariants dans le temps (SLIT)
Analyse et synthèse des filtres à réponse impulsionnelle finie (RIF)
Analyse et synthèse des filtres à réponse impulsionnelle infinie (RII)
ECUE USSE04-6 Programmation micro contrôleur coefficient 2
Critères de choix d'un microcontrôleur en environnement industriel
Un microcontrôleur complet disposant d'un maximum d'interfaces intégrés : le PIC 16F887 de chez MICROCHIP.
Mise en oeuvre des fonctionnalités courantes : I/O, interruptions, timers, CAN, EEPROM....
Les modules de capture, de comparaison et PWM ; Communications série, parallèle. ; Les Bus I2C et RS232.
Description des modalités de validation
- Contrôle continu
- Projet(s)
- Examen final
En alternance ou en formation continue en journée :
Merci de consulter directement le secrétariat pédagogique de votre formation pour obtenir le planning.
En formation « à la carte Hors Temps de Travail », en présentiel, à distance ou hybride :
Voir les dates, les lieux d'enseignement et les modalités d'inscription sur les sites internet des centres régionaux qui proposent cette formation.
