Sciences Industrielles de l’Ingénieur CPGE - Saint Stanislas - Nantes TP 3-1 : Cordeuse de raquette : Identification de la fonction de transfert Présentation du TP et mise en situation Mise en situation du Système Un des éléments importants dans les sports de raquette tels que le tennis ou le badminton est la tension du cordage. Pour connaitre « sa » tension, le joueur doit faire un compromis entre puissance et précision. Pour donner des repères, un joueur comme Roger FEDERER utilise une tension comprise entre 21 et 23 kgf, alors qu’un joueur comme Raphael NADAL utilise une tension de 25 kgf et Novak DJOKOVIC une tension de 27 à 28 kgf (source : site interne http://toutsurlecordage.com). Le système étudié est un système qui permet de corder des raquettes de tennis et de badminton avec une tension bien déterminée. On en trouve notamment chez les professionnels assurant le cordage de ces raquettes. Eléments fournis avec cet énoncé le système de cordeuse de raquette didactisé et son boitier d’acquisition. Un PC avec le logiciel d’acquisition des mesures : SP55 Un dossier ressource Objectif et durée de la séance de TP Ce TP a une durée de 2h. Le but de cette séance de travaux pratiques est de déterminer expérimentalement les éléments caractéristiques de la fonction de transfert de l’asservissement en effort de traction de la chaîne. Puis d’étudier comment le constructeur a choisi d’agir pour modifier la vitesse de mise en tension de la chaîne. TP 3-1 Cordeuse de raquette.doc page 1/4 Sciences Industrielles de l’Ingénieur CPGE - Saint Stanislas - Nantes Travail demandé 1- Etude de la modélisation de l’asservissement 1.1- On donne ci-dessous le schéma bloc de la fonction de transfert puis dans le tableau ci-dessous les noms des différentes fonctions symboliques de cet asservissement. Compléter le tableau en indiquant la notation des fonctions symboliques et leur unité dans le système international. Adaptateur TC(p) α Correcteur ε(p) UC(p) + - ki Um(p) p Ur(p) Moteur + 1 r + L.p - I(p) Ωm(p) E(p) Capteur Réducteur ke Cm(p) km Chariot FR(p) kr T(p) 1 1 J.p α Nom de la fonction symbolique Tension de consigne Notation Unité SI Nom de la fonction symbolique Tension d’alimentation du moteur Tension de la corde Couple moteur Effort de traction de la chaîne Vitesse de rotation du moteur Intensité d’alimentation du moteur Force contre-électromotrice du moteur Tension de consigne Tension de sortie du capteur Notation Unité SI 1.2- Du schéma bloc on en déduit l’expression de la fonction de transfert de cet asservissement : G Avec : H(p) = 1 + a1.p + a2.p2 A r.J L.J G= a1 = a2 = et : A = ki.km.kr.J.α A + km.ke A + km.ke A + km.ke Donner, en fonction de A, km, ke, L, r et J, les expressions du gain, de la pulsation propre non amortie et du facteur d’amortissement de cette fonction de transfert : 1.3- Le correcteur de cet asservissement est un correcteur intégral. Justifiez cela à partir du schéma bloc et dire comment est noté le gain intégral de ce correcteur. TP 3-1 Cordeuse de raquette.doc page 2/4 Sciences Industrielles de l’Ingénieur CPGE - Saint Stanislas - Nantes 2- Première expérimentation Mettre la cordeuse, l’ordinateur et la station de mesure sous tension. Au clavier de la cordeuse, entrer une consigne de 15 daN = 15 kgf puis sélectionner v1 qui correspond à la vitesse la plus lente de déplacement du chariot. Coincer le fil dans les mors sans appuyer sur le gros poussoir noir !!! Sur l’ordinateur lancer le logiciel d’acquisition de mesures lié à la cordeuse. Choisir l’icône « mesure » (pied à coulisse) et initialiser la mesure. Appuyer sur le petit bouton noir de la station de mesure qui lance l’acquisition. Puis lorsque le décompte de 10 s a commencé appuyer sur le gros poussoir noir de la cordeuse qui lance le déplacement du chariot. La corde est tendue. Attendre la fin de l’acquisition. Puis appuyer à nouveau sur le gros poussoir noir de la cordeuse pour stopper la tension de la corde . Cliquer sur l’icône « courbes ». Afficher les résultats suivants, tracé en fonction du temps : de l’effort FR de traction de la chaine, et de la tension dans la corde T puis imprimer les courbes obtenues que vous joindrez à votre compte rendu. 2.1- Que pouvez vous dire de la modélisation de la fonction de transfert du chariot (Voir schéma bloc). Déterminer le gain réel de cette fonction de transfert. 2.2- Comment le constructeur peut-il corriger l’adaptateur de manière à ce que le gain de la fonction du transfert de l’asservissement soit tout de même de 1 ? 2.3- Demander au professeur une courbe modifiée de l’effort de traction de la chaîne FR. Quelles sont les modifications qui ont été faites pour corriger la première courbe expérimentale ? 2.4- La courbe obtenue après modification correspond-elle à l’expression de la fonction de transfert déterminée avec la modélisation de l’asservissement ? justifiez la réponse . 2.5- Que pouvez vous dire du facteur d’amortissement m de la fonction de transfert ? Justifier la réponse. 2.6- A partir de la courbe modifiée, et en vous aidant du cours sur l’identification des systèmes du second ordre avec m≥1 , déterminer les valeurs numériques du gain G, des durées TA et TB, du facteur noté α, de la constante temporelle τ, du facteur d’amortissement m et de la pulsation propre non amorti ω0 G= TA = TB = TA = TB α= τ= m= ω0 = TP 3-1 Cordeuse de raquette.doc page 3/4 Sciences Industrielles de l’Ingénieur CPGE - Saint Stanislas - Nantes 3- Deuxième et troisième expérimentations 3.1- Refaire l’expérimentation précédente avec les vitesses v2 puis v3. Vous imprimerez à chaque fois les courbes obtenues que vous joindrez à votre compte rendu. 3.2- Demander au professeur la courbe corrigée de l’effort de traction de la chaîne FR , pour la vitesse v2. En vous aidant du cours sur l’identification des systèmes du second ordre avec m≥1 , déterminer les valeurs numériques du gain G, des durées TA et TB, du facteur noté α de la constante temporelle τ du facteur d’amortissement m et de la pulsation propre non amorti ω0. G= TA = TB = TA = TB α= τ= m= ω0 = 3.3- Demander au professeur la courbe corrigée de l’effort de traction de la chaîne FR , pour la vitesse v3. Que pouvez vous dire du facteur d’amortissement m ? Justifier la réponse. 3.4- En vous aidant du cours sur l’identification des systèmes du second ordre avec m<1 , déterminer les valeurs numériques du gain G, du facteur d’amortissement m, de la pulsation propre amorti ω et de la pulsation propre non amorti ω0. Gain = D1 = ω= m= ω0 = 4- Interprétation des résultats 4.1- Le gain G de la fonction de transfert est-il modifié de manière significative lorsque l’on modifie la vitesse de mise en tension de la corde ? 4.2- La pulsation propre non amortie ω0 de la fonction de transfert est-elle modifiée de manière significative lorsque l’on modifie la vitesse de mise en tension de la corde ? 4.3- Le facteur d’amortissement m de la fonction de transfert est-il modifié de manière significative lorsque l’on modifie la vitesse de mise en tension de la corde ? 4.4- Etant donné les expressions des paramètres caractéristiques de la fonction de transfert établies à la question 1.2, dire sur qu’elle grandeur physique du système le constructeur a probablement choisi d’agir pour modifier la vitesse de mise en tension de la corde. TP 3-1 Cordeuse de raquette.doc page 4/4
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