Commande d'une suspension magnétique : Différence entre versions

Version du 11 février 2016 à 10:22

Cahier des charges

Présentation générale du projet

Contexte

Un domaine d'application de la mécatronique est celui de la sustentation magnétique par attraction. Cette technique est actuellement abordable autant d'un point de vue technologique qu'économique. Mais pour être efficace, la sustentation magnétique par attraction doit être stable. La suspension magnétique est une technologie avec laquelle l’objet est suspendu par la force électromagnétique. Elle est utilisée dans plusieurs domaines par exemple un système de train magnétique (à Shanghai, Chine).

Objectif du projet

Le but de notre projet est de consister à chercher différentes méthodes pour contrôler et stabiliser un système de suspension magnétique, un système de 3ème ordre.
Après avoir discuté avec notre tuteur,nous devons réaliser le fonctionnement principaux comme ce que ils ont fait à 2013. Nous allons progresser le système si les fonctionnement principaux sont bien realisés.

Description du projet

En effet, contrairement à la lévitation par d'autres moyens, la sustentation magnétique par attraction est instable.Donc, on doit trouver une méthodes pour contrôler et stabiliser un système de suspension magnétique. lorsque la bille est déplacée vers l'électroaimant, la force magnétique augmente et finit par la faire coller à la buttée haute. A l'inverse, lorsqu'on l'éloigne de l'électroaimant, la force diminue et elle finit par tomber. Le problème est alors de maîtriser la force d'attraction de cet électroaimant et de positionner la boule à une hauteur déterminée avec une dynamique fixée par un cahier des charges.
Ce projet débute par une étude bibliographique sur la modélisation de la suspension magnétique, ainsi que sur différentes techniques de commande de systèmes linéaires. La seconde phase consiste en la prise en main de la plate-forme de contrôle basée sur les logiciels. Ce projet s'achève par la mise en œuvre de quelques méthodes de commande analogiques et numériques ( PID RST et retour d'état principalement) suivie d’une étude comparative de leurs performances.

Choix techniques : matériel et logiciel

* les logiciels: Simulink, Real Time Windows Target.
* le machine:    la suspension magnetique didastel

Problématique

Fonction Transfert pour le système

Avancement du Projet

Semaine 1(01.25-01.31)

Après avoir connu les matériaux, nous analysons le système générale. Notre but est de contrôler une Suspension Magnétique, un système non linéaire et instable.

Semaine 2(02.01-02.07)

Un objet magnétique est soumis à l'attraction d'un électroaimant dans lequel on contrôle l'intensité, I. Un capteur de position optique permet de mesurer la distance séparant l'objet de électroaimant. Ainsi on peut agir sur la distance mesurée, x, entre cet objet et électroaimant via le courant I, la force d'attraction étant une fonction croissante de l'intensité. La commande du système consiste à contrôler l'intensité, I, en fonction de la distance x.

La distance séparant l'objet de électroaimant est notée x et l'axe x est dirigé positivement " vers le bas "
Le capteur de position associé à son électronique fourni le signal Vx=-a.x ( Vx diminue si x augmente ) donc Vx augmente si x diminue c'est à dire si l'objet monte. Vx représente donc l'altitude de l'objet.
La bobine de électroaimant possède la résistance R et l'inductance L. On négligera l'influence de la position de l'objet ( donc de x ) sur la valeur L.
La masse de l'objet suspendu est M.
L'accélération de la pesanteur est g.
Le courant dans la bobine est I.
La force d'attraction créée par le courant I sur l'objet est F=F(I,x).
La force d'attraction dans la direction x est donnée par la relation : F = − dW où W dx est l'énergie emmagasinée par le système soit:W=1／2＊L* I^2 si le matériau magnétique n'est pas saturé.
Soit:F=1/2*I^2*(−dL/dx)

Le contrôle de l'altitude de l'objet s'effectue en contrôlant la force d'attraction c'est à dire le courant, pour ce faire nous modifions la tension (Vk) sur la bobine de électroaimant. Il apparaît donc plus judicieux de régler directement le courant dans la bobine, ainsi la commande sera plus aisée en asservissant le courant plutôt qu'en agissant sur la tension d'alimentation de électroaimant. Nous allons donc étudier le cas où le courant est asservi.
Nous utiliserons donc toujours une commande en courant de électroaimant plutôt qu'une commande en tension car ainsi le modèle est seulement du second ordre au lieu du troisième ce qui conduira à une commande plus aisée et à des performances dynamiques meilleures.

Semaine 3(02.08-02.012)