Article

1 - PRÉSENTATION DE LA MÉTHODOLOGIE BOND GRAPH

2 - MODÈLES MATHÉMATIQUES DÉDUITS D’UN BOND GRAPH

3 - MODÈLE BOND GRAPH POUR L’ANALYSE DES PROPRIÉTÉS STRUCTURELLES DU MODÈLE

  • 3.1 - Modes statiques
  • 3.2 - Commandabilité et observabilité structurelles
  • 3.3 - Détection et localisation des défaillances

4 - APPLICATION INDUSTRIELLE : BOND GRAPHS ET LA MÉCATRONIQUE

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : S7222 v1

Les bond graphs et leur application en mécatronique

Auteur(s) : Geneviève DAUPHIN-TANGUY

Relu et validé le 22 août 2024

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais En anglais

Auteur(s)

  • Geneviève DAUPHIN-TANGUY : Ingénieur IDN (maintenant École centrale de Lille) - Professeur en automatique à l’Ecole centrale de Lille

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Que ce soit pour créer un nouveau produit ou améliorer un produit existant, la démarche de l’ingénieur chargé de la réalisation d’un système piloté comporte en général deux phases :

  • une première étape consiste à étudier le comportement passif (non commandé) du système ;

  • la deuxième étape concerne essentiellement la définition d’un cahier des charges pour la détermination et l’implantation de lois de commande pour piloter le système actif.

Les tâches à réaliser dépendent des objectifs à atteindre, que ce soit la construction d’un modèle adapté et validé, la conception d’un système d’actionnement et de mesure vérifiant les contraintes de performances et de fiabilité, le choix de commandes robustes insensibles aux imprécisions ou dérives des paramètres, la définition d’un système de contrôle/supervision rapide et performant ou l’implantation sur prototype avec ses contraintes technologiques et de coût.

La première phase incontournable dans cette démarche est la modélisation.

La modélisation d’un système ne peut pas s’envisager sans une analyse préalable du niveau de complexité requis pour l’étude en cours et de l’utilisation qui va en être faite. L’ingénieur peut donc être amené à choisir entre différents types de modèles au cours de son étude.

Ainsi, un modèle de type éléments finis conviendra pour un dimensionnement statique d’un système mécanique, alors qu’un modèle identifié de type boîte noire pourra suffire pour le calcul d’une loi de commande simple pour le piloter.

Ces différents modèles sont complémentaires, spécifiques à un type d’étude, mais leur construction demande à chaque fois un effort nouveau. Il n’est pas possible d’envisager leur utilisation dans tout le processus de conception.

De plus, chaque domaine physique comporte ses traditions et habitudes en termes de notations, de méthodologies et conventions, ce qui rend difficile la communication entre spécialistes de domaines différents qui doivent collaborer de plus en plus à cause de la pluridisciplinarité des nouveaux produits, combinant la mécanique, l’hydraulique, l’électronique...

L’outil bond graph peut répondre à certaines difficultés rencontrées, de par ses caractéristiques propres :

  • c’est un langage de représentation des transferts de puissance au sein d’un système, qui suppose une approche énergétique des problèmes, donc universelle ;

  • il est graphique et unifié pour tous les domaines de la physique car il est fondé sur la notion d’analogie.

Le modèle obtenu peut être un bon modèle de connaissance, car le principe même de sa construction en fait une « boîte grise » par opposition aux modèles « boîte noire » obtenus par identification : la structure du modèle est toujours connue même si les paramètres sont parfois à déterminer expérimentalement.

Il faut cependant préciser que cet outil suppose les paramètres localisés dans le système.

L’article est organisé en quatre parties :

  • un premier paragraphe regroupe toutes les notions de base et présente le langage graphique bond graph ;

  • le deuxième paragraphe montre comment déduire d’un modèle bond graph les modèles mathématiques associés sous forme de matrice de transfert en linéaire et d’équation d’état linéaire ou non linéaire ;

  • dans la troisième partie, nous présentons succinctement quelques procédures graphiques pour l’analyse des propriétés structurelles du modèle, qui permettent par exemple de concevoir une architecture de commande et de mesure ;

  • la quatrième partie est la mise en œuvre sur un exemple mécatronique automobile (boîte de vitesse automatique) de la méthode bond graph, avec l’objectif de déterminer un modèle sous forme d’équation d’état pour la conception de lois de commande de la boîte.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s7222


Cet article fait partie de l’offre

Automatique et ingénierie système

(138 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Version en anglais En anglais

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Automatique et ingénierie système

(138 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PAYNTER (H.) -   Analysis and design of engineering systems.  -  MIT Press, 1961.

  • (2) - KARNOPP (D.), ROSENGERG (R.) -   Systems dynamics : a unified approach.  -  John Wiley & Sons, 1991.

  • (3) - ROSENBERG (R.), KARNOPP (D.) -   Introduction to physical system dynamics.  -  Series in mechanical engineering, Mac Graw Hill, 1983.

  • (4) - THOMA (J.) -   Introduction to bond graphs and their applications.  -  Pergamon Press, 1975.

  • (5) - THOMA (J.) -   Simulation by bond graphs.  -  Springer Verlag, 1991.

  • (6) - BORNE (P.), DAUPHIN-TANGUY (G.), RICHARD (J.P.), ROTELLA (F.), ZAMBET-TAKIS (I.) -   Modélisation et identification des processus.  -  Méthodes et pratiques de l’ingénieur, é69ditions Technip, volume 3, tome 2, 1992.

  • ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • Boîte de vitesse.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Automatique et ingénierie système

(138 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS