Durée
Theory : 26h Th, 6h Pr
Control system design : 4h Th
Nombre de crédits
| Master : ingénieur civil électricien, à finalité | 3 crédits |
Enseignant
Theory : Guillaume Drion
Control system design : Guillaume Drion
Coordinateur(s)
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Ce cours se concentre sur l'analyse, le design et la réalisation de contrôleurs feedback dans les différents métiers de l'ingénieur. Il établit les bases théoriques de la théorie du contrôle des systèmes linéaires invariants dans le temps d'une part (systèmes LTI), et illuste l'utilité de ces base théoriques à travers des applications diverses.
Le cours suit la structure suivante:
- Introduction aux systèmes en boucle fermée et systèmes "feedforward": exemples de la vie courante.
- Design de contrôleurs feedback dans le domaine temporel: concepts de contrôlabilité et d'observabilité.
- Analyse de contrôleurs feedback dans le domaine fréquentiel: concept de fonction de transfert de boucle, critère de Nyquist et stabilité d'un système en boucle fermée, diagramme de Nyquist.
- Design de contrôleurs feedback dans le domaine fréquentiel: fonction de sensibilité et fonction complémentaire de sensibilité, robustesse aux pertubrations et au bruit de mesure, concepts de "gang of four" et "gang of six".
- Réalisation de systèmes contrôlés: technique du placement de pôles, rapports entre domaines temporel et fréquentiel.
Une description plus détaillées est disponible sur la page web du cours:
http://sites.google.com/site/gdrion25/teaching/syst0003
Theory
Cette partie présente les concepts théoriques nécassaire au dévelopement de systèmes de contrôle linéaires ainsi que des exemples pratiques.
Domaine temporel: modelisation en système d'état, contrôlabilité, observabilité, feedback d'état, output feedback (observateur).
Domaine fréquentiel: fonction de transfert en boucle ouverte, diagrammes de Bode, fonciton de transfert de boucle, critère de Nyquist, diagramme de Nyquist, marges de sensibilité, loop shaping ("gang of four" et "gang of six").
Control system design
L'étudiant devra réaliser le design d'un contrôleur PID pour un problème de contrôle au choix en utilisant les méthodes vues au courant.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
A l'issue de ce cours, l'étudiant sera capable de
- maitriser les concepts de contrôle et de feedback.
- déterminer la contrôlabilité et l'observabilité d'un système LTI.
- construire un observateur d'état d'un système LTI.
- réaliser le design d'un contrôleur dans le domaine fréquentiel.
- analyser la stabilité d'un système en boucle fermée à partir de sa fonction de transfert de boucle (critère de Nyquist).
- tracer les diagrammes de Bode et de Nyquist de la fonction de transfert de boucle et y représenter les marges de gain, de phase et de sensibilité.
- analyser les performances d'un système feedback, ainsi que sa robustesse aux perturbations et au bruit de mesure.
- realiser un système contrôlé à partir de son design fréquentiel.
Savoirs et compétences prérequis
Cours de modélisation et d'analyse des systèmes linéaires (SYST0002 ou équivalent).
Theory
Cours de modélisation et d'analyse des systèmes linéaires (SYST0002 ou équivalent).
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Cette année académique, le cours se donner en ligne uniquement. Il sera composé de vidéos théoriques avec exemples pratiques, ainsi que de séances de questions/réponses (virtuelles, et présentielles si nécessaire).
Les informations détaillées sont disponibles sur la page du cours:
http://sites.google.com/site/gdrion25/teaching/syst0003
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
A distance (vidéos pré-enregistrées).
Adaptations organisationnelles liées au contexte sanitaire
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
Le cours suit le livre de référence 'Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers', Karl J. Åström and Richard M. Murray.
http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/index.php/Main_Page
Les slides, notes Ipas et vidéos seront disponibles sur le site du cours.
Modalités d'évaluation et critères
Vous trouverez ci-dessous les modalités d'évaluation envisagées pour les examens en présentiel et à distance ainsi que celle souhaitée en cas de session hybride. En fonction de l'évolution sanitaire, la modalité choisie vous sera communiquée au plus tard un mois avant le début de la session d'examen.
2 devoirs personnels et un examen écrit.
Stage(s)
Remarques organisationnelles
Les informations détaillées concernant l'organisation du cours se trouvent sur la page
http://sites.google.com/site/gdrion25/teaching/syst0003
Theory
Les informations détaillées concernant l'organisation du cours se trouvent sur la page
http://sites.google.com/site/gdrion25/teaching/syst0003
Contacts
G. Drion (gdrion@ulg.ac.be, Bat. B28, bureau I140).
Theory
G. Drion (gdrion@ulg.ac.be, Bat. B28, bureau I140).