Fiche de révision : Modélisation multiphysique et Simulink

📋 Plan du Cours

1. Rôle de la modélisation multiphysique
2. Définition et objectifs du modèle
3. Causalité dans un système
4. Paramètres internes et externes
5. Modèles causal et acausal
6. Chaîne de puissance et masques
7. MATLAB, Simulink et Simscape

📖 1. Rôle de la modélisation multiphysique

🔑 Notions clés & Définitions

• Modélisation multiphysique : Démarche qui représente globalement un système dont le comportement dépend de plusieurs domaines des sciences physiques.

📝 Points essentiels

• Un moteur électrique à courant continu fait intervenir la mécanique, l’électronique et l’électromagnétisme.

💡 Astuce mémo

Système complexe → modèle global → comportement anticipé

📖 2. Définition et objectifs du modèle

🔑 Notions clés & Définitions

• Modélisation : Consiste à concevoir ou tenter de reproduire un système et son comportement afin de comprendre et d’anticiper le comportement du système réel.

★ À maîtriser

• La comparaison des écarts entre l’attendu, le réel et le simulé permet d’ajuster et de corriger le système tout au long de sa conception.

Compléments

📌 La modélisation permet de limiter les essais sur du matériel réel et parfois coûteux.

💡 Astuce mémo

Attendu, réel et simulé : comparer pour corriger

📖 3. Causalité dans un système

🔑 Notions clés & Définitions

• Grandeur d’entrée : Dans un système simple, représente la cause qui agit sur le système.
• Grandeur de sortie : Dans un système simple, représente l’effet produit par le système.

📝 Points essentiels

• Dans le moteur à courant continu d’un vélo électrique, la tension d’alimentation est la cause et la vitesse de rotation de l’arbre moteur est l’effet.

💡 Astuce mémo

Cause → chaîne de blocs → effet

📖 4. Paramètres internes et externes

★ À maîtriser

📌 Les paramètres internes définissent les caractéristiques du système et peuvent être obtenus dans la documentation du constructeur ou par des mesures, tandis que les paramètres externes proviennent de l’utilisateur ou d’une source et peuvent être variables ou fixes.

Compléments

• Pour le moteur à courant continu, la résistance électrique interne R et l’inductance des enroulements L sont des paramètres internes.

• Pour la transmission d’un vélo, le rapport de transmission entre le plateau et le pignon est un paramètre interne dont dépend la vitesse de rotation de la roue arrière.

💡 Astuce mémo

Interne = caractéristique du système ; externe = action qui le fait évoluer

📖 5. Modèles causal et acausal

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle acausal : Représente directement des composants proches de la réalité et permet au logiciel de prendre en compte leur comportement physique sans écrire les équations de chaque bloc.

• Modèle causal : Comporte un bloc décrivant la fonction de transfert du système et s’oriente vers la représentation mathématique des systèmes.

📝 Points essentiels

• La séquence utilise la représentation acausale avec MATLAB et sa toolbox Simulink.

💡 Astuce mémo

Causal = équations orientées ; acausal = composants assemblés

📖 6. Chaîne de puissance et masques

★ À maîtriser

• Dans un modèle multiphysique, chaque bloc représente un sous-ensemble du système et peut être affiché sous la forme d’un masque.

Compléments

• Sous le masque du système de déplacement d’un vélo électrique, le modèle calcule la force nécessaire à la mise en mouvement en tenant compte de la pente, des masses de l’utilisateur et du vélo, du coefficient de roulement et du rayon de la roue.

📌 Les paramètres externes d’un modèle, comme la pente et les masses, peuvent être réglés directement via le masque.

💡 Astuce mémo

Des masques visibles cachent les modèles détaillés des sous-ensembles

📖 7. MATLAB, Simulink et Simscape

🔑 Notions clés & Définitions

• MATLAB : Environnement de développement et langage de programmation utilisé pour le calcul numérique complexe, l’analyse de données, le développement d’algorithmes et la création de modèles.
• Simulink : Intégré à MATLAB, fournit un environnement graphique ainsi que des bibliothèques de blocs permettant de représenter puis de simuler précisément des systèmes.
• Simscape : Étend les fonctionnalités de Simulink avec des outils de modélisation et de simulation de systèmes multiphysiques.

📝 Points essentiels

• Simscape permet notamment de modéliser:
  • des moteurs électriques
  • des convertisseurs électriques
  • des actionneurs hydrauliques
  • des systèmes de réfrigération

💡 Astuce mémo

MATLAB code → Simulink blocs → Simscape multiphysique

📊 Tableaux de synthèse

Modèles causal et acausal