Sciences Industrielles pour l`Ingénieur
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Sciences Industrielles pour l’Ingénieur Centre d’Intérêt 1 : ANALYSE FONCTIONNELLE OUTILS D’ANALYSE FONCTIONNELLE : SysML et chaînes fonctionnelles TP série1 Document réponse du système : Chariot de golf TD COURS ANALYSE FONCTIONNELLE ET COMPORTEMENTALE Diagramme des exigences ("REQ") : le cahier des charges – Pourquoi le besoin existe-t-il pour ce produit ? Justifier en complétant les <<rationale>> à partir du dossier technique. – Proposer une formulation de l'exigence 1.1.1. Diagramme des cas d'utilisation ("UC") Le contexte : – Justifier la présence d'un seul acteur (pourquoi par exemple le terrain n’est pas là ?). – Compléter le cas d'utilisation exprimant le service rendu vis à vis du terrain (distance parcourue, présence d'obstacles). – Repérer, sur le poste de travail, ce qu’englobe exactement la frontière du système (batterie ? chargeur ? Sac de golf ?). CPGE TSI - Lycée Pierre Paul RIQUET – St Orens de Gameville 1 Diagramme d'états ("STM") : le comportement Exploitation pour la mise en service – A l'aide du diagramme d'états ci-contre, réaliser la mise en route du chariot et la commande à vitesse variable (la batterie est supposée branchée). – Appeler le professeur pour une démonstration. Si la batterie est déchargée, 4 bips sont générés lors de l'appui sur le BP marche/arrêt et le chariot reste à l'arrêt. – Compléter le diagramme pour faire apparaître ce comportement. ANALYSE STRUCTURELLE : ARCHITECTURE DU SYSTEME Diagramme de blocs ("BDD") Explications pour la lecture SysML : • Le principal lien existant entre des blocs est le lien de composition qui indique qu’un bloc est composé (au sens structurel) d’autres éléments ; le losange noir du lien indique l’élément supérieur, l’autre côté du lien (avec ou sans flèche) indique l’élément inférieur. • La "cardinalité" (ou "multiplicité") permet de représenter le nombre d’éléments contenus dans le bloc supérieur. – Identifier les différents blocs sur le chariot lui-même. Où se trouve physiquement le microcontrôleur ? CPGE TSI - Lycée Pierre Paul RIQUET – St Orens de Gameville 2 — Deux blocs nécessitent une cardinalité différente de 1, ce qui devrait apparaître. Les identifier et compléter le BDD. – Il manque un bloc important de la poignée de commande. L'identifier et compléter le BDD en conséquence. Diagramme de blocs internes ("IBD") – A quoi correspondent les couleurs des flux ? – Identifier sur l'IBD les ports d'interface avec le joueur de golf. – D'où provient "l'énergie électrique" en entrée de la chaîne d'énergie ? – Rajouter sur cet IBD le bloc oublié dans le BDD, ainsi que les flux et les ports associés. Exploitation pour l'asservissement de la vitesse du chariot Pour chaque système, le cahier des charges impose des critères de performance sur certaines grandeurs physiques (déplacement, vitesse, effort, couple, …). Afin d’y répondre, on commence par établir une représentation graphique par "schéma bloc". Celle‐ci fait apparaître les constituants participant directement à l’obtention des performances voulues, la consigne (valeur désirée) et la sortie (valeur réelle). Afin d’utiliser la théorie des asservissements, on remplace ensuite le nom des constituants par leur modèle mathématique. Ici, en l'occurrence, on veut éviter les variations de vitesse indésirables dues par exemple aux variations de la pente du terrain. – Quelle est la grandeur fixée par une consigne dans ce cas ? – Donner un exemple de technologie de capteur à rajouter pour asservir cette grandeur. CPGE TSI - Lycée Pierre Paul RIQUET – St Orens de Gameville 3 Cet asservissement est mis en place. La partie commande du chariot compare alors : - la tension consigne uc, image de la vitesse de consigne vc définie par l'utilisateur au moyen d'un potentiomètre, - la tension ue délivrée par le capteur de vitesse, proportionnelle à la vitesse du chariot v. La partie commande corrige ensuite l'écart uc - ue à l'aide d'un correcteur et élabore ainsi la tension de commande um du moteur. La vitesse de rotation du moteur m est réduite par le réducteur roue/vis qui permet la rotation des roues à la vitesse r. Muni de cet asservissement, le fonctionnement du chariot peut être schématisé par le schéma-bloc suivant : vc ?... ?... +- Erreur um ?... ue ?... ?... ?... r v ?... ?... – Compléter les blocs et les variables d’E/S des blocs avec les éléments suivants : capteur de vitesse, m, moteur, roues, réducteur, uc, potentiomètre, correcteur. – Quelle valeur l’erreur doit-elle avoir si l’asservissement est performant ? Diagramme des chaînes fonctionnelles : une analyse à la fois structurelle et fonctionnelle Le sous-cas d'utilisation "Rouler à vitesse adaptée à la marche", inclus dans les cas d'utilisation du UC page 1, est réalisé par un ensemble de fonctions regroupées en "chaîne d'information" et "chaîne d'énergie". Fonction : Constituant (solution technique) : ?… ?… Microcontrôleur BP marche/arrêt Potentiomètre vitesse Consignes conducteur ?… Voyants, Buzzer Informations de conduite visibles / audibles pour le golfeur Informations de conduite DISTRIBUER l’énergie ?… Moteur … à courant continu Préactionneur Ordre de commande du moteur TRANSMETTRE l’énergie ?… ?… ?… Alimentation en énergie du moteur : Mouvement de rotation du moteur : ?… ?… – Entourer en vert la chaîne d’information et en rouge la chaîne d’énergie. – Préciser quelle est la fonction (Acquérir l’info., Distribuer l’énergie, … voir cours) réalisée par chaque constituant, et déterminer les constituants manquants pour la fonction Transmettre, dont la sortie produit le déplacement du chariot. – Préciser la nature et la forme de l'énergie tout le long de la chaîne d'énergie. Donner les grandeurs et unités composant les puissances correspondantes. CPGE TSI - Lycée Pierre Paul RIQUET – St Orens de Gameville 4
