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Séminaire du BTS« Systèmes électroniques »
« Le système: de la simulation
à la réalité»
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Les contraintes du système virtuel
1. Un outil de simulation pour quelles utilités ?
2. Critères de choix : un logiciel « ouvert »
3. La simulation des systèmes linéaires, quels pièges, quels modèles, quels logiciels ?
4. La simulation des systèmes mixtes (linéaires et discrets)
5. La simulation des systèmes non linéaire.
6. La programmation quel langage ?
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Un outil de Un outil de simulation pour quelles utilités ? pour quelles utilités ?La gestion de projetLa gestion de projet
-La conception partielle d’un système électronique ou d’une fonction se réalise à partir d’un cahier des charges dans lequel est consigné l’ensemble des contraintes. Un diagramme sagital, en particulier, décrira les relations environnementales à respecter.
-Les outils de l’étude et de la conception passent par une phase de recherche de fonctions (programmées ou intégrées) et une phase de simulations partielles.
-Les phases de conception et de réalisation s’appuient sur l’utilisation de chaînes logicielles de simulation et de CAO (routeurs), qui peuvent être complétées par des outils CEM.
-Dans la gestion du projet, la phase expérimentation est intégrée et permet souvent de paramétrer les outils de CAO et de cerner la réalisation finale.
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Critères de choix : un logiciel « ouvert » et « ergonomique »
-« Calculette vectorielle »
-Ergonomie Graphique
-Exemples d’application
-1 Représentation d’un système triphasé
-2 Une transformation complexe
-3 Fonction AD2S100 (Analog Device)
-4 Redressement avec un filtrage capacitif.
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Représentation d’un système triphasé
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Une transformation complexe
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Fonction AD2S100 (Analog Device): la transformée de Park
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Redressement avec un filtrage capacitif.
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La simulation des systèmes, quels pièges, quels modèles, quels logiciels ?
-L’utilisation de logiciels de simulation nécessite une bonne connaissance des modèles utilisés.
-Une échelle de temps à pas variable ou à pas fixe doit pouvoir être choisie par l’utilisateur ainsi que les conditions initiales.
-Les méthodes d’intégration doivent être adaptées aux systèmes simulés (Euler, Gear, Trapèze)
-Les passages par zéro des variables doivent pouvoir être détectés avec une précision réglable.
-La simulation n’exclut pas une bonne connaissance de la fonction étudiée.
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Exemple l’oscillateur Colpitts avec le logiciel
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l’oscillateur Colpitts avec le logiciel
-La mise en équation nécessité de rechercher les variables d’état:
-3 variables: le courant iL et les tensions Vc1 , Vc2
-Les équations de réseau (le transistor en base commune)
-Les conditions initiales .
-La solution ne dépend que du régime libre:
-Les conditions d’oscillation sont données par le déterminant de la matrice .
-Les conditions d’oscillation: 2 pôles imaginaires purs et un pôle réel stable.
-L’amplitude est limitée par les non linéarités (saturation des éléments actifs, le transistor dans cet exemple).
10{ . } .pX p A X
******************************************0X**************
1{ . }p A
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Le modèle avec le logiciel
1 1
2 2
0 / . 1/
0 ( 1) / . 1/
1 1 0
r c c
A r c c
1
0 2
L
Vc
X Vc
i
**************
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La simulation des systèmes mixtes (linéaires et discrets)
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La simulation des systèmes non linéaires
Prise en compte des charges stockées dans une diode
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Expérimentation
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Modéliser à l’aide d’une simulation par éléments finis
Rappels équations locales de Maxwell en électromagnétisme:
0
( ). . et
( ) 0r
Rot H JB H
Div B
********************************************************
**************
Existence d’un potentiel vecteur :
Particularités de la représentation en 2D:
Un contour C
A(y)
A(y+d)
.L z
. ( ) ( )L A y A y d Pour une section S
= z zx y
A AB i B j i j
y x
zA
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Modéliser un circuit magnétique à l’aide d’un calcul par éléments finis
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La Programmation, quel langage ?
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La programmation: Une approche graphique
1. Le langage est indépendant de la cible.
2. Une description par étapes (état stable).
3. Activations parallèles ou séquentielles des étapes.
4. Une description des transitions:• Transition conditionnelle,• Prise en compte des évènements extérieurs,• Actions dans les transitions.
5. Appels de sous-fonctions
6. Prise en compte des contraintes liés au temps réels
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Exemple:une alarme domestique
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Simulation de l’alarme domestique
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Conclusion
• il n’existe pas un logiciel unique….
• Un logiciel est un outil complémentaire de l’action pédagogique.
•La modélisation ne peut se faire sans l’expérimentation
• La connaissance des limites des modèles est indispensable.
• L’utilisation des logiciels doit être est centrée sur les systèmes électroniques étudiés.