machine virtuelle - moodle.insa-lyon.fr · identification de caractéristiques : rigidités des...
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Machine Virtuelle
Adeline Bourdon – Didier Rémond
2017-2018
5GMD - MESCM
Séance 1 : Présentation
Introduction• Objectifs :
Mettre une part d’expérimentale dans le cour à moindre cout (financier et temporel)
S’affranchir des problèmes de mesure (ce n’est pas l’objectif de ce cour)
Vous familiariser avec des techniques de traitement et d’analyse des signaux faire le lien avec la « physique » des choses.
Que chacun de vous traite des données différentes (la solution n’est pas dans l’analyse du voisin)
Support d’évaluation
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Qu’est-ce que c’est ?• Maquette matlab paramétrée représentative du
comportement simplifié d’une machine tournante
• Fournie sous forme de pcode (boîte noire)
• Paramètres de la machine différents d’un étudiant à l’autre
• Permettant de tester « en vrai » les outils et les approches vues durant les cours :
– Transformées de Fourier en temps et en angle,
– Identification,
– Erreur de Transmission,
– Analyse VVI
– …
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4
Architecture de la machine• 2 Arbres • Supports flexibles • 1 Engrenage droit• 1 moteur• 1 accouplement• 1 frein• Roulements
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Objectifs et limites
• Paramétrable
• Simulation de la mesure (on ne traite pas les signaux directement issus du calcul)
• Contenus des signaux réalistes représentatifs d’une « vraie machine »
• Temps de calcul réalistes pour permettre une utilisation interactive durant les cours
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Arbre d’entrée
L’arbre est rigideLes supports et plots sont différents
Arbre + pignon
Accouplement
Moteur + Inertie
Supports flexibles
Plots élastiques
z
x
y
Roulement à billes
Roulement à rlx cylindriques
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Efforts extérieurs (pilotés par l’utilisateur)
• Couple moteur CM
• Effort radial FR(mise en charge …)
z
x
yFR
CM
Efforts intérieurs non connus • Perturbations du couple moteur• Efforts NL aux roulements (dépendent du chargement, varie avec la rotation,
avec l’état du roulement) • Couples de frottement crées par les roulements (dépendent du chargement,
varie avec la rotation, avec l’état du roulement)
• Frein (couple + efforts)OU• Effort de transmission par l’engrenage (dépendent du chargement, varie avec
la rotation, avec l’état de l’engrenage), seules la composante y et le couple sont pris en compte
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Arbre de sortie
z
• Arbre rigide• Supports rigides
Inertie en rotation
Efforts intérieurs non connus • Effort de transmission par l’engrenage (dépendent du chargement, varie avec
la rotation, avec l’état de l’engrenage), seule la composante en couple prise en compte
• Frein (hélice, ventilateur … )
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Notice d’utilisation
• Récupérer le fichier .zip disponible sous moodle
• Le décompresser sous votre répertoire
• Lancer sim_machine.m
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Réglage des paramètres de « mesure »Indication de la
machine étudiée (1 par étudiant)
Indication de la bande de fréquence que l’on souhaite analysée
(approche temporelle)
Caractéristiques méthode Elapse-
Time
Type de résolution (angle / temps)
Durée de l’acquisition
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Mesures en régime établi1 – Effectuer une première simulation et sauvegarder automatiquement les résultats finaux dans un fichier .mat à définir
2 – Relancer une simulation en utilisant les valeurs précédentes comme valeurs initiales
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Informations relatives à la mesureLes données de l’interface de contrôle sont mémorisées dans la variable structurée « mesure »
mesure =
R: 5000fh: 80000000
fac: 5000typ: 'Tps'
duree: 2save: 'test'init: ''
Rappel : pour accéder à la valeur d’un champs (R par exemple )
>> mesure.R
ans =
5000
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Analyses d’un support seulObjectifs : Prendre en main
• Les analyses par transformées de Fourier,• Les outils d’identification
1 – Choisir le support considéré
1
2
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2 – Définir les excitations appliquées2.1 – Efforts déterministes : à programmer dans la fonction f_ext_supp,m
% Machine virtuelle pour l'apprentissage des techniques
% de detection des défauts
%
% Cette fonction sera fournie en format .m
%
% Calcul des efforts d'excitation du bati
% * Entree : - temps t
%
% * Sortie :
% - Fext1 : effort de chargement exterieur Noeud1
% - Fext2 : effort de chargement exterieur Noeud2
%
% ATTENTION le programmer pour que t puisse être un vecteur
% de dimension n et que les sorties soient
% alors des vecteurs de
% taille n
%
function [Fext1,Fext2]=f_ext_supp(t)
%
[n,m]=size(t);
%
Fext1=5000*ones(n,m);
%
Fext2=0*ones(n,m);
%
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2.2– Bruit blanc (pour la gamme de fréquences considérées)
Définir le nœud où est appliqué
l’effort
Définir l’amplitude max de l’effort exercé
3 – Lancer les simulationsRésultats : - accélérations (ACCT), - déplacements (DepT), les - -efforts exercés (FextT) sur chaque nœud, échantillonnés à la fréquence 2Fmax
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Analyses de la machineObjectifs :
• Analyser des signaux avec des spectres complexes non maitrisés,• Analyser des signaux originaux Ecarts Temporels
Analyse vitesse Analyse Erreur de Transmission
• Analyser l’influence des conditions de fonctionnement • Comparer les approches temporelles et angulaires• Analyser des signaux en régime transitoire …
1 – Choisir le type de machine considérée
Nombre d’arbre
Etat de la machine
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2 – Choisir le type de mesuresRq le post-traitement des accélérations peut parfois être un peu long
3 – Définir les efforts extérieurs à programmer dans f_ext.m
z
x
yFR
CM
% Calcul des efforts pilotés
% - Entree :
% t : t
% - Sortie :
% Cmoteur : couple moteur
% Fext : effort de chargement exterieur
%
% ATTENTION le programmer pour que t puisse être 1
% vecteurs de dimension n et que les sorties soient
% alors des vecteurs de taille n
%
function [Cmoteur,Fext]=f_ext(t)
global t_ini
%
%
[n,m]=size(t);
%
Cmoteur=10*ones(n,m);
Fext=-5000*ones(n,m);
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4 – Simulations et résultats
Résultats : - Accélérations aux nœuds « 2 » de chaque support échantillonnées en temps
(ACCMT) et en angle (ACCMA), un bruit de mesure est ajouté au signal calculé.- Signaux Ecarts Temporel sur chaque arbre (ET1 ET2)- Les efforts extérieurs (couple et effort) échantillonnés en temps
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De nombreuses autres informations seront fournies
durant les différentes séances …
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Evaluation :Rapport individuel d’analyse de « sa machine »
Attribution Machine
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Nom Prenom Machine
BARD Perrine 2
CHAVANNE Yoann 3
CHERGUI Safouane 4
DE SAINT RAPT Alexandre 5
DESMET Flora 6
ETIQUE Victor 7
EZ-ZEJJARI Achraf 8
FRACHE Lucas 9
GIBERT Fanny 10
LAPRELLE Alexandre 11
MARTINET Perrine 12
PLANEL Gregoire 13
ROBLOT Marie 14
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Consignes• Montrer que vous avez acquis des compétences dans le
domaine• Réaliser durant les séances « de cours », limiter le temps en
dehors (max 1/3)• Apporter des informations sur la machine :
Modes propres des supports Identification de caractéristiques : rigidités des supports,
des engrenages (nombre de dent), du dispositif de frein (nombre de « pales »), roulement …
Information sur le défaut, Sensibilité aux conditions de fonctionnement …
Donnés à titre d’exemple, tout n’est pas à faire obligatoirement
ATTENTION : la machine offre de nombreuses possibilité, à vous de proposer une analyse intéressante et cohérente