Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1273  Gr. 01
Titre : Modélisation et simulation
Session : Automne 2016  Horaire et local
Professeur : Adi, Kamel
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Au terme de cette activité, l'étudiant(e) sera en mesure de faire le design, la modélisation et la simulation d'un système électrique mobile.

Contenu

Le cours vise à développer les connaissances de l'étudiant en conception pour concevoir, modéliser et simuler un système robotique autonome. Les composantes de la méthodologie du design en conception incluant l'observation, la modélisation et la simulation sont assimilées avec la réalisation d'un projet de modélisation et simulation. L'accent sera mis sur l'apprentissage du travail en équipe, la gestion d'un projet, les méthodes de recherche de l'information, les techniques de communication écrite, orale et visuelle.
2. Objectifs spécifiques du cours :
Ce cours couvre 4 des 12 qualités requises des diplômés telles que définies dans les normes d'agrément des programmes de génie au Canada (http://www.engineerscanada.ca/fr/ressources-en-matiere-dagrement) :

Qualité 1 : Connaissances en génie

Qualité 3 : Investigation

Qualité 4 : Conception

Qualité 6 : Travail individuel et en équipe

Les qualités 3, 4 et 6 sont mesurées dans ce cours pour fins de rétroaction.

Objectifs spécifiques Qualité Indicateurs Introduit Développé Appliqué

6. Identification, mesures

7. Simulation

8. Développer l'intuition et un esprit d'analyse du problème

3
1. Formuler et tester des hypothèses de travail.
x

1. Méthodologie du design et de la CAO

2. Modélisation

3. Réalisation de prototypes, créativité

4. Implantation électronique

5. Appliquer les méthodes d'optimisation en CAO aux systèmes en robotique

4
1. Identifier les besoins des clients et les contraintes économiques, réglementaires et législatives, environnementales, culturelles, sociales, et de santé et sécurité.
x
2. Produire et comparer différentes solutions possibles afin de sélectionner le meilleur concept.
x
3. Créer des modèles, simulations, prototypes, et faire des tests.
x
4. Vérifier la conformité de la conception par rapport au cahier des charges.
x
9. Travail en équipe
6
2 - Contribuer équitablement au travail d'équipe.
x
3 - Contribuer à l'efficacité de l'équipe: participation, initiative, résolution de conflit, etc..
x
3. Stratégies pédagogiques :
Les formules pédagogiques suivantes seront utilisées :
  1. Cours magistral (3h /semaine)
  2. Travail sur le projet de session à réaliser en équipe (6h /semaine)
  3. Séances de travaux pratiques (3h + 2h(préparation) /séance)
  4. Lectures personnelles (3h /semaine)
4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :
Consultation sur rendez-vous.
5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1   

Généralités et objectifs du cours modélisation et simulation.

Présentation du projet de session : modélisation/simulation et réalisation d'une serre complètement automatisée pour une horticulture optimale.

12 sept. 2016 
2   

Introduction à la modélisation et à la simulation.

Architectures de microcontrôleurs ARM

19 sept. 2016 
3   

Étude des systèmes dynamiques (I).

Travail pratique 1 : Familiarisation avec la carte Freescale FRDM-KL26Z.

26 sept. 2016 
4   

Étude des systèmes dynamiques (II).

Réalisation d'un capteur avec la carte Freescale FRDM-KL26Z.

Travail pratique 2 : réalisation d'un capteur de température/humidité.

03 oct. 2016 
5    Semaine d'études. 10 oct. 2016 
6    Examen Intra. 17 oct. 2016 
7   

Introduction à Simulink - Étude de cas.

Travail pratique 3 : réalisation d'un système automatique de contrôle d'une électrovanne.

24 oct. 2016 
8   

Introduction aux réseaux de capteurs.

Travail pratique 4 : modélisation et simulation Matlab/Simulink d'un réseau de capteurs.

31 oct. 2016 
9   

Introduction à la norme ZigBee et à la technologie Xbee.

Travail pratique 5 : configuration et test d'un réseau Xbee.

07 nov. 2016 
10   

Régulation automatique.

Régulateur PID.

Travail pratique 6 : Contrôle de LED RGB de puissance.

14 nov. 2016 
11    Évaluation intermédiaire du projet : présentations orales, démonstrations, examens individuels, journal de bord. 21 nov. 2016 
12   

Introduction au protocole MQTT/MQTT-SN.

Projet OpenHab

28 nov. 2016 
13   

Présentation d'un projet type : modélisation/simulation et réalisation d'un quadricopter.

05 déc. 2016 
14   

Éléments de conception de la machine JDG 2017.

12 déc. 2016 
15    Évaluation finale du projet : présentations orales, démonstrations, examens individuels, journal de bord. 19 déc. 2016 
6. Évaluation du cours :

Il faut obtenir une moyenne minimale de 50 % aux travaux pratiques pour que les notes des travaux comptent dans le calcul de la moyenne finale.

Outils d'évaluation Pondération Indicateurs mesurés
Travaux pratiques (6)
30 %
3.1 et 4.3
Examen intra
20 %
3.1 et 4.1
Évaluation intermédiaire du projet
20 %
4.1, 4.2 et 4.3
Évaluation finale du projet
30 %
4.4, 6.1 et 6.2

Par indicateur mesuré, on entend qu'à la fin du cours, un niveau de performance (0, 1, 2, 3) est donné pour chaque indicateur et pour chaque étudiant selon la grille ci-dessous:

Indicateurs Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3
3.1 - Formuler et tester les hypothèses de travail.
Formulation inacceptable et tests inadéquats
Formulation et tests partiels
Formulation et tests adéquats
Formulation et tests remarquables
4.1 - Identifier les besoins des clients et les contraintes économiques, réglementaires et législatives, environnementales, culturelles, sociales, et de santé et sécurité.
Identification inadéquate des besoins et des contraintes
Identification des besoins acceptable, mais détermination des contraintes insuffisante
Identification acceptable des besoins et des contraintes
Identification exhaustive des besoins et des contraintes
4.2 - Produire et comparer différentes solutions possibles afin de sélectionner le meilleur concept.
Production et comparaison de solutions possibles inadéquates ou inexistantes
Production et comparaison de solutions possibles acceptables, mais sélection du meilleur concept inadéquate
Production et comparaison de solutions possibles, et sélection du meilleur concept acceptables
Production, comparaison et sélection remarquables
4.3 - Créer des modèles, simulations, prototypes, et faire des tests.
Création de modèles, simulations, prototypes et/ou exécution de tests inadéquate ou inexistante
Création acceptable de modèles, simulations, prototypes, mais exécution de tests insuffisante
Création de modèles, simulations, prototypes et exécution de tests adéquates
Création de modèles, simulations, prototypes et exécution de tests remarquables
4.4 - Vérifier la conformité de la conception par rapport au cahier des charges.
Vérification inadéquate ou inexistante
Vérification partielle
Vérification acceptable
Vérification exhaustive
6.2 - Contribuer équitablement au travail d'équipe.
Contribution inexistante ou controversée
Contribution minimale
Contribution équitable
Contribution exceptionnelle
6.3 - Contribuer à l'efficacité de l'équipe: participation, initiative, résolution de conflit, etc.
Contribution à l'efficacité de l'équipe inacceptable ou inexistante
Contribution minimale à l'efficacité de l'équipe
Contribution acceptable à l'efficacité de l'équipe
Contribution remarquable à l'efficacité de l'équipe
7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :
  1. Modeling and Simulation in the Systems Engineering Life Cycle. ISBN 978-1-4471-5634-5. Springer, 405pp, 2015.
  2. Handbook of Simulation: Principles, Methodology, Advances, Applications, and Practice. ISBN: 978-0-471-13403-9, Wiley, 864pp, 1998.
  3. Linear Dynamic Systems and Signals, Zoran Gajic, Rutgers University , ISBN-10: 0201618540, ISBN-13: 9780201618549, Prentice Hall, 646 pp, 2003.
  4. Modern Control Engineering, 5/E , Katsuhiko Ogata, ISBN-10: 0136156738. ISBN-13: 9780136156734. Prentice Hall, 912 pp, 2010.
  5. Robert L Woods, Kent L Lawrence, Modeling and Simulation of Dynamic Systems, ISBN 0-13-337379-7, Prentice-Hall, 1997.
  6. Karl Ulrich, Steven Eppinger, Product Design and Development, Third Edition, Mc Graw Hill Irwin, ISBN 0-07-247146-8, 2004.
  7. Modeling, Analysis, and Control of Dynamic Systems, 2nd Edition William J. Palm, III ISBN: 978-0-471-07370-3, Wiley, 864 pp.
  8. Modeling and Analysis of Dynamic Systems, 3rd Edition, Charles M. Close, Dean K. Frederick, Jonathan C. Newell, ISBN: 978-0-471-39442-6, Wiley, 592pp, 2001.
  9. Modern Control Systems, 11/E Richard C. Dorf Robert H. Bishop ISBN-10: 0132270285 ISBN-13: 9780132270281, Prentice Hall, 1056 pp, 2008.
  10. Engineering Design, 4th Edition. ISBN-13 9780072837032, Mc-Graw Hill, 864 pp, 2009.
9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca