Mécatronique - 4EU3ME16

Objectif(s)

Dans un premier temps, connaître les grandes familles d’actionneurs électromécaniques, hydrauliques et les convertisseurs d’électronique de puissance associés. Dans un second temps, modéliser ces systèmes dans un objectif de les associer et les commander.

Contenu(s)

Electronique de puissance :

• L'électronique de puissance permet d'effectuer de la conversion d'énergie électrique. Dans un premier temps, il s'agit de comprendre les fondements de l'électronique dite "en commutation" à l'aide de la notion "d'interrupteur de puissance".
• Ensuite, les différents composants à base de semiconducteurs sont présentés à l'aide d'une analyse physique et ce afin de comprendre certains comportements électriques indispensables : recouvrement d'une diode, queue de courant d'un IGBT, diode intrinsèque d'un MOSFET, etc.
• Les composants passifs tels que les condensateurs, inductances et transformateurs magnétiques sont également présentés : constitutions physiques, modélisations, aspects technologiques, limitations.
• Les quatre familles de conversion (DC-DC, AC-AC, DC-AC, AC-DC) sont présentées pour ensuite se focaliser sur la famille des convertisseurs DC-DC. Sur la base de la notion d'interrupteur de puissance, une démarche générique est proposée afin de comprendre la majeure partie des convertisseurs DC-DC et ensuite des autres familles de conversion.
• Pour terminer, une approche de modélisation dynamique est proposée afin d'aller vers l'analyse dynamique et la synthèse de lois de commande pour les convertisseurs DC-DC. L'approche dite par "modèles moyens" est alors présentée dans le cadre général et ensuite appliquée sur des convertisseurs élémentaires. La synthèse de correcteurs simples (de type PI et PID) est proposée afin d'illustrer l'approche de modélisation et surtout ses limitations.

Actionneurs hydrauliques :
Structure d'une chaîne de commande hydraulique.
Générations hydrauliques.
• Actionneurs Hydrauliques : moteurs et vérins hydrauliques (technologies, caractéristiques statiques et dynamiques).
• Pré-actionneurs hydrauliques : servovalves, distributeurs proporttionnels (technologies, caractéristiques statiques et dynamiques).

Actionneurs électromécaniques :
Modélisation vectorielle des machines synchrones à aimants et des machines asynchrones
Structures de commande vectorielle des machines synchrones à aimants (autopilotage) et des machines asynchrones (commande vectorielle à flux orienté)

Electronique de puissance :
*Connaissances en électrocinétique
*Électromagnétisme
*Électrotechnique
*Notions de base de physique du solide
*Outils d'automatique linéaire (diagrammes de Bode, critères de stabilité/rapidité, réglages de correcteurs PI)

Actionneurs hydrauliques :
*Fluid Mechanics and automatic first-year courses.

Actionneurs électromécaniques :
*Electrotechnique de base (principes des machines tournantes).
*Electronique de puissance de base (Redresseurs, Onduleurs à MLI).
*Automatique de base (systèmes continus et (si possible) échantillonnés).
*Représentation des systèmes (représentation d'états).