Fiche de révision : Analyse des systèmes pluritechniques

📋 Plan du Cours

1. Systèmes techniques et ingénierie
2. Cycle de vie et performances
3. Développement durable industriel
4. Principes et modèles SysML
5. Besoin et exigences fonctionnelles
6. Architecture structurelle SysML
7. Chaînes d’information et de puissance
8. Signaux et composants fonctionnels
9. Systèmes automatisés et événements
10. Systèmes asservis

📖 1. Systèmes techniques et ingénierie

🔑 Notions clés & Définitions

• Système technique : Pascal Roques, SysML par l'exemple-Un langage de modélisation pour systèmes complexes, 2011 — Ensemble de composants qui interagissent de manière organisée pour accomplir une finalité commune.

📝 Points essentiels

📌 Un système pluritechnique intègre des composants relevant de plusieurs domaines, notamment la mécanique des fluides, l’électronique, la thermique, l’informatique et la mécanique des solides.

• Une prothèse de main myoélectrique est mécanisée parce qu’elle ne repose pas uniquement sur l’énergie de l’utilisateur et automatisée parce que le contrôle de ses moteurs est en partie autonome.

• L’ingénierie système vise à concevoir des systèmes complexes répondant à des exigences précises tout au long de leur cycle de vie, en optimisant notamment la qualité, le coût, les délais et la rentabilité.

📖 2. Cycle de vie et performances

🔑 Notions clés & Définitions

• Cahier des charges fonctionnel : Exprime le besoin sous forme de fonctionnalités attendues et d’exigences précisant des niveaux de performance et des contraintes.

📝 Points essentiels

• 🔄 Le cycle de vie comprend les étapes suivantes:
  1. Expression du besoin
  2. Spécification
  3. Conception et réalisation
  4. Intégration, vérification, validation et qualification
  5. Distribution et exploitation
  6. Fin de vie et recyclage

📌 L’écart entre performances attendues et mesurées vérifie la conformité du produit, l’écart entre performances attendues et simulées aide à choisir une solution, et l’écart entre performances simulées et mesurées valide le modèle de comportement.

💡 Astuce mémo

Besoin → spécification → conception → intégration → exploitation → fin de vie

📖 3. Développement durable industriel

📝 Points essentiels

• Le développement durable repose sur trois piliers:

  • Économique
  • Social
  • Environnemental

• L’impact environnemental d’un produit industriel doit être analysé lors de l’extraction des matières premières, de la fabrication, du transport et de la fin de vie.

• L’empreinte carbone comptabilise les émissions de gaz à effet de serre générées pendant le cycle de vie d’un produit, et la fabrication d’une batterie de voiture électrique peut représenter plus de 40 % de ses émissions.

📖 4. Principes et modèles SysML

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme d’états : Décrit les différents états d’un système ainsi que les transitions possibles entre ces états.

📝 Points essentiels

• SysML est une modification d’UML initiée par l’INCOSE et adaptée aux applications d’ingénierie système.

• Les diagrammes SysML sont regroupés ainsi:

  • Point de vue comportemental : cas d’utilisation, séquence, états, activités
  • Point de vue structurel : définition de blocs, blocs internes, paramétrique, paquetages
  • Point de vue transversal : exigences

📖 5. Besoin et exigences fonctionnelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme de contexte : Présente un système technique entouré des éléments de son milieu extérieur avec lesquels il interagit.
• Cas d’utilisation : Décrit une fonctionnalité du système formulée par un verbe à l’infinitif et réalisée en interaction avec un ou plusieurs acteurs.

📝 Points essentiels

📌 Dans un diagramme de cas d’utilisation, la relation « include » indique qu’un cas est nécessaire à un autre, tandis que « extend » indique une option ou une extension du cas principal.

• Un diagramme des exigences précise les capacités et contraintes d’un système au moyen de classeurs contenant notamment un titre, un identifiant et une description.

📌 La relation de contenance décompose une exigence composite en exigences unitaires, la dérivation relie des exigences de niveaux différents, le raffinement ajoute des précisions, la satisfaction relie une solution à une exigence et la vérification relie une méthode de test à une exigence.

📌 Une fonction attendue est caractérisée dans un cahier des charges fonctionnel par un critère de performance mesurable et par un niveau indiquant la valeur à atteindre.

💡 Astuce mémo

Cas d’utilisation = ce que fait le système ; exigence = ce qu’il doit respecter

📖 6. Architecture structurelle SysML

🔑 Notions clés & Définitions

• Port : Point d’interaction d’un bloc dans un diagramme de blocs internes qui peut transporter un flux ou fournir un service standard.

★ À maîtriser

📌 Le diagramme de définition de blocs décrit la composition d’un système en sous-systèmes et composants, tandis que le diagramme de blocs internes décrit les flux échangés entre ces éléments.

📌 La composition indique que le contenu n’a pas de raison d’être sans le contenant, tandis que l’agrégation indique que le contenu peut exister indépendamment du contenant.

Compléments

• Une association relie des blocs qui n’ont pas nécessairement de relation hiérarchique, et un nombre placé à une extrémité indique la multiplicité des éléments concernés, avec une valeur par défaut de 1 lorsqu’aucun nombre n’est indiqué.

💡 Astuce mémo

BDD = composition ; IBD = échanges entre composants

📖 7. Chaînes d’information et de puissance

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne d’information : Récupère des données de l’environnement ou de l’utilisateur afin de produire des consignes ou des messages.
• Chaîne de puissance : Transforme une puissance issue d’une source d’énergie en une puissance finale utilisée par un effecteur pour agir sur l’environnement.

📝 Points essentiels

• La chaîne d’information comprend généralement les fonctions acquérir, traiter et communiquer, tandis que la chaîne de puissance comprend alimenter, moduler, convertir, transmettre et agir.

💡 Astuce mémo

Information → ordres ; puissance → action sur l’environnement

📖 8. Signaux et composants fonctionnels

★ À maîtriser

• Les signaux se distinguent ainsi:

  • Analogique : toutes les valeurs d’un intervalle
  • Logique : VRAI ou FAUX
  • Numérique : valeurs d’un ensemble discret

• Les dispositifs d’acquisition sont:

  • Capteur : grandeur continue et signal analogique
  • Détecteur : deux états et signal logique
  • Codeur : grandeur discrète et signal numérique

• La puissance est le produit d’une grandeur de flux, comme l’intensité, la vitesse ou le débit, et d’une grandeur d’effort, comme la tension, la force ou la pression.

• Les actionneurs convertissent une nature de puissance en une autre, les transmetteurs modifient les caractéristiques d’une puissance sans en changer la nature, et l’effecteur agit sur l’environnement.

Compléments

• Un convertisseur analogique-numérique transforme un signal analogique issu d’un capteur en signal numérique exploitable par le traitement.

💡 Astuce mémo

Analogique = continu ; logique = deux états ; numérique = valeurs discrètes

📖 9. Systèmes automatisés et événements

🔑 Notions clés & Définitions

• Système automatisé : Système technique capable d’enchaîner des opérations sans intervention d’un utilisateur.

★ À maîtriser

📌 Une fonction logique combinatoire produit une sortie qui dépend uniquement des entrées à l’instant considéré, tandis qu’une fonction logique séquentielle dépend aussi de l’état antérieur mémorisé.

📌 Une structure algorithmique « SI condition ALORS instruction 1 SINON instruction 2 » exécute l’instruction 1 si la condition est vraie et l’instruction 2 si elle est fausse.

Compléments

📌 Une structure algorithmique « TANT QUE condition » répète une instruction aussi longtemps que la condition reste vraie.

• Dans le compteur de pas, tant que le comptage est actif, une détection de pas augmente le nombre de pas, puis le changement de jour copie ce nombre dans le nombre de pas de la veille et remet le nombre courant à zéro.

💡 Astuce mémo

Logique combinatoire = entrées présentes ; séquentielle = entrées et mémoire

📖 10. Systèmes asservis

🔑 Notions clés & Définitions

• Système asservi : Système continu dans lequel chaque signal de consigne est associé à une grandeur d’état de la chaîne de puissance appelée signal de réponse, que l’on cherche à rendre proche de la consigne.

★ À maîtriser

📌 En commande directe, le signal de commande est construit uniquement à partir de la consigne, tandis qu’en boucle fermée il est construit à partir de la consigne et du signal de retour.

• Dans un système asservi, l’adaptation de consigne transforme la consigne, le soustracteur compare la consigne et le retour pour former l’écart, le correcteur transforme l’écart en commande, puis la chaîne de puissance produit la réponse.

• La boucle de retour d’un système asservi comprend une chaîne d’acquisition comportant au moins un capteur qui fournit une image de la réponse.

Compléments

📐 Formule — Un soustracteur fournit un signal de sortie vérifiant $s(t)=e_1(t)-e_2(t)$, tandis qu’un sommateur fournit $s(t)=e_1(t)+e_2(t)$.

💡 Astuce mémo

Consigne − retour → écart → correction → commande

📊 Tableaux de synthèse

Relations SysML principales

Chaînes fonctionnelles