Automatismes
et Automatique
par
Jean-Yves FABERT -
Éditions
Ellipses
Deuxième édition
Public visé : CPGE, STS, IUT, licences, maîtrises, écoles d'ingénieurs, ...
Remerciements
pour leurs conseils avisés à :
|
||
Pierre-Marie
BOITEL
Professeur agrégé à l'École Nationale Supérieure d'Hydraulique et de Mécanique de Grenoble |
Jean
ROZINOER
Maître de conférences en automatique Directeur du département CLES École Centrale de Lyon |
Jean-Pierre
TAULAN
Ingénieur à Grenoble Ancien élève de l'École Centrale de Paris http://perso.orange.fr/TheTaulans/ |
Plusieurs
extraits sont ou seront disponibles au format PDF (en cours de réalisation)
Chapitres 1,
2, 3, 4, 5,
6, 7.
Chapitre 1 : NUMÉRATION ET CODAGE |
.
|
Introduction : histoire des nombres (voir l'extrait au format PDF, 81 ko) |
11
|
1 – Systèmes de numération |
13
|
1.1 – Système décimal |
13
|
1.2 – Système binaire |
13
|
1.3 – Vocabulaire |
14
|
1.4 – Système octal |
14
|
1.5 – Système hexadécimal |
14
|
2 – Changement de système de numération |
14
|
2.1 – Conversion Octal en Binaire, et Binaire en Octal |
14
|
2.2 – Conversion Hexadécimal en Binaire, et Binaire en Hexadécimal |
15
|
2.3 – Conversion Décimal en Binaire, Octal ou Hexadécimal |
15
|
3 – Codage Binaire |
16
|
3.1 – Codage numérique |
16
|
3.1.1 – Code Binaire Naturel |
16
|
3.1.2 – Code Binaire Réfléchi ou Code GRAY (Codage Binaire Naturel et Binaire Réfléchi : une méthode originale) |
16
|
3.1.3 – Code binaire naturel signé par la méthode du complément à 2 |
18
|
3.1.4 – Code « Décimal Codé Binaire » |
18
|
3.1.5 – Code Excédent 3 |
18
|
3.2 – Codage avec bit de parité |
18
|
3.3 – Codage alphanumérique |
19
|
3.3.1 – Code ASCII |
19
|
3.3.2 – Code E.I.A. |
20
|
4 – Les codes à barres |
20
|
4.1 – Les codes E.A.N. |
21
|
4.2 – Le code « 3 9 » |
24
|
4.3 – Code Postal |
26
|
.
|
|
Solutions des exercices du chapitre 1 |
27
|
Pour
toute remarque concernant ce site, vous
pouvez m'écrire
Cliquez ici, si vous ne voyez pas le menu à boutons bleus à gauche |
.
|
Chapitre 2 : AUTOMATISMES ET AUTOMATIQUE |
.
|
1 – Automatismes |
29
|
2 – Automatique |
31
|
2.1 – Bref historique |
31
|
2.2 – Exemples de systèmes élémentaires |
32
|
2.3 – Notions de schéma-bloc |
33
|
2.4 – Systèmes asservis et non asservis |
33
|
2.5 – Comportement des systèmes asservis |
36
|
. |
.
|
Solutions des exercices du chapitre 2 |
37
|
.
|
|
Chapitre 3 : SYSTÈMES COMBINATOIRES |
.
|
1 – Algèbre binaire ou algèbre de Boole |
39
|
1.1 – Variables binaires, technologie à contacts |
39
|
1.2 – Opérateurs logiques |
42
|
1.3 – Règles de calcul |
43
|
2 – Fonctions Binaires |
43
|
2.1 – Définition |
43
|
2.2 – Table de vérité |
43
|
2.3 – Formes canoniques, théorèmes de Shannon |
44
|
2.4 – Représentation graphique, tableau de Karnaugh |
45
|
2.5 – Schéma |
45
|
2.6 – Logigramme |
46
|
2.7 – Chronogramme ou diagramme temporel |
47
|
3 – Opérateurs de base : représentation symbolique et réalisation |
48
|
4 – Minimisation de fonctions |
52
|
4.1 – Méthode algébrique |
52
|
4.2 – Méthode de Karnaugh (voir l'extrait au format PDF, une méthode originale, 141 ko) |
52
|
5 – Analyse et synthèse de fonctions combinatoires |
55
|
6 – Aléas dans les circuits combinatoires |
56
|
6.1 – Introduction |
56
|
6.2 – Aléas statiques |
56
|
6.3 – Recherche des aléas statiques |
56
|
6.3.1 – Méthode algébrique |
56
|
6.3.2 – Méthode graphique (tableau de karnaugh) |
57
|
6.4 – Suppression des aléas statiques |
57
|
.
|
|
Exercices complémentaires du chapitre 3 (voir exercice 24 au format PDF, 78 ko) |
58
|
Solutions des exercices du chapitre 3 (voir corrigé de l'exercice 24 au format PDF, 62 ko) |
68
|
Pour
toute remarque concernant ce site, vous
pouvez m'écrire
Cliquez ici, si vous ne voyez pas le menu à boutons bleus à gauche |
.
|
Chapitre 4 : SYSTÈMES SÉQUENTIELS |
.
|
1 – Notion d’état – État stable |
91
|
2 – Fonction mémoire |
92
|
2.1 – Mémoire électrique, exemple du relais électromécanique |
92
|
2.2 – Mémoire électronique, exemple de la bascule r-s |
93
|
2.3 – Mémoire pneumatique, exemple du séquenceur |
95
|
3 – Circuits synchrones et asynchrones |
95
|
4 – Temps de réponse |
97
|
5 – Graphes d’états |
99
|
6 – le GRAFCET (norme EN 60848 Août 2002) (voir le cours au format PDF, 14 pages, 227 ko) |
100
|
6.1 – Éléments graphiques de base |
102
|
6.2 – Règles de syntaxe |
103
|
6.3 – Les 5 règles d’évolution |
104
|
6.4 – Exemples de franchissements |
105
|
6.5 – Les actions associées aux étapes (actions continues, actions mémorisées, évolution fugace, etc..) |
106
|
6.6 – Les réceptivités associées aux transitions |
108
|
6.7 – Structures particulières (dont l'encapsulation) |
108
|
6.8 – Ressource commune ou partage de ressource |
113
|
. |
.
|
Exercices du chapitre 4 (et un autre exercice sur le GRAFCET utilisant certaines nouveautés de la norme, PDF 67 ko + un exemple de corrigé, PDF 44 ko) |
114
|
Solutions des exercices du chapitre 4 |
124
|
.
|
|
Chapitre 5 : SYSTÈMES CONTINUS, LINÉAIRES ET INVARIANTS |
.
|
1 – Définitions |
139
|
1.1 – Système monovariable |
139
|
1.2 – Système continu |
139
|
1.3 – Système linéaire, principe de superposition |
139
|
1.4 – Système invariant |
140
|
1.5 – Point d’équilibre, point de fonctionnement |
140
|
1.6 – Linéarisation de systèmes non linéaires |
140
|
2 – Modélisation ou identification |
141
|
2.1 – La modélisation |
141
|
2.2 – L’identification |
141
|
3 – Signaux tests |
142
|
3.1 – Impulsion de Dirac (réponse impulsionnelle) |
142
|
3.2 – Échelon unitaire (réponse indicielle) |
142
|
3.3 – Rampe ou échelon de vitesse |
143
|
3.4 – Sinusoïde (réponse fréquentielle ou réponse harmonique) |
143
|
4 – Résolution de l’équation différentielle |
143
|
5 – Transformée de Laplace |
144
|
5.1 – définitions |
144
|
5.2 – Transformées de Laplace usuelles et propriétés |
144
|
5.3 – Transformées de Laplace inverses (suite à une question sur la page 147 : transformées de Laplace inverses, PDF 76 ko) |
147
|
6 – Fonction de transfert ou Transmittance |
148
|
7 – Algèbre des schémas-blocs. Systèmes asservis, FTBO et FTBF |
149
|
.
|
|
Exercices du chapitre 5 (Une autre façon de résoudre l'exercice 10 page 157, PDF 47 ko) |
156
|
Solutions des exercices du chapitre 5 |
160
|
Pour
toute remarque concernant ce site, vous
pouvez m'écrire
Cliquez ici, si vous ne voyez pas le menu à boutons bleus à gauche |
.
|
Chapitre 6 : SYSTÈMES LINÉAIRES FONDAMENTAUX |
.
|
1 – Définitions |
173
|
2 – Réponses indicielles |
175
|
2.1 – Système à action proportionnelle |
175
|
2.2 – Système intégrateur |
175
|
2.3 – Système du premier ordre |
175
|
2.4 – Système du premier ordre généralisé |
176
|
2.5 – Système du second ordre |
177
|
3 – Réponses impulsionnelles |
181
|
3.1 – Système intégrateur |
181
|
3.2 – Système du premier ordre |
181
|
3.3 – Système du premier ordre généralisé |
181
|
3.4 – Système du second ordre |
182
|
4 – Réponses à une rampe |
182
|
4.1 – Système du premier ordre |
182
|
4.2 – Système du second ordre |
183
|
5 – Réponses harmoniques ou fréquentielles |
184
|
5.1 – Système à action proportionnelle |
186
|
5.2 – Système intégrateur |
186
|
5.3 – Système du premier ordre |
187
|
5.4 – Système du premier ordre généralisé |
189
|
5.5 – Système du second ordre |
189
|
5.6 – Système d’ordre quelconque |
193
|
6 – Systèmes bouclés à retour unitaire |
196
|
7 – Lieu de Nyquist |
198
|
.
|
|
Chapitre 7 : RAPIDITÉ, STABILITÉ, PRÉCISION ET CORRECTION |
.
|
1 – Rapidité |
201
|
2 – Stabilité |
203
|
2.1 – Définitions et généralités |
203
|
2.2 – Conditions nécessaires et suffisantes de stabilité |
204
|
2.3 – Position des pôles et réponse impulsionnelle |
204
|
2.4 – Critère algébrique de stabilité, critère de Routh (1877) (une démonstartion qui attend vos commentaires, PDF 138 ko) |
205
|
2.5 – Critère graphique de stabilité, critère de Nyquist (1932) |
208
|
2.6 – Critère graphique simplifié de stabilité, critère du revers |
213
|
2.7 – Autre critère graphique de stabilité, contour de Hall |
216
|
2.8 – Cas particuliers de stabilité |
218
|
3 – Précision des systèmes bouclés |
220
|
3.1 – Écart |
220
|
3.2 – Écart de position (dit écart statique) |
220
|
3.3 – Écart de vitesse (dit écart de poursuite, ou de traînage) |
221
|
3.4 – Cas d’une entrée sinusoïdale |
221
|
3.5 – Écart dû à une perturbation |
222
|
4 – Correction des systèmes asservis |
223
|
4.1 – Emplacement des correcteurs |
224
|
4.2 – Critères de choix d’un correcteur |
226
|
4.3 – Différents types de corrections |
226
|
4.3.1 – Correction proportionnelle |
226
|
4.3.2 – Correction par avance de phase |
227
|
4.3.3 – Correction par retard de phase |
233
|
4.3.4 – Correction par avance et retard de phase |
238
|
4.3.5 – Correction Proportionnelle Dérivée (PD) |
242
|
4.3.6 – Correction Proportionnelle Intégrale (PI) |
243
|
4.3.7 – Correction Proportionnelle Intégrale Dérivée (PID) |
245
|
4.4 – Réalisation d’un correcteur |
247
|
4.5 – Correcteur en boucle de retour interne. Correction tachymétrique |
250
|
4.6 – Correction des systèmes à retard |
253
|
. |
.
|
Solutions des exercices 1 à 10 du chapitre 7 |
255
|
Exercices complémentaires des chapitres 6 et 7 |
258
|
Solutions des exercices complémentaires des chapitres 6 et 7 |
270
|
.
|
|
Annexes |
284
|
Abaque de Black-Nichols (Télécharger au format PDF, 47 ko) |
284
|
Support pour diagrammes de Bode (Télécharger au format PDF, 13 ko) |
285
|
Support pour diagramme de Nyquist (Télécharger au format PDF, 14 ko) |
286
|
Pour toute
remarque concernant ce site, vous pouvez
m'écrire
Cliquez ici, si vous ne voyez pas le
menu à boutons bleus à gauche
Si vous n'avez
pas Acrobat Reader pour lire les fichiers PDF
ou si vous avez du mal à les lire,
téléchargez gratuitement la nouvelle version