Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1273  Gr. 01
Titre : Modélisation et simulation
Session : Automne 2018  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. Les solutions d'ingénierie proposées devront être guidées par des préoccupations de développement durable.

Contenu

Le cours vise à développer les connaissances de l'étudiant en design pour concevoir, modéliser et simuler un système électrique autonome. Les composantes de la méthodologie du design incluant l'observation, la modélisation le prototypage et la simulation sont assimilées à travers la réalisation d'un projet. Les solutions d'ingénierie proposées doivent être guidées par des préoccupations de développement durable. L'accent est mis sur l'apprentissage du travail en équipe, la gestion de projet, les méthodes de recherche d'informations, les techniques de communication écrite et orale.

2. Objectifs spécifiques du cours :

Ce cours permet à l'étudiant(e) une immersion dans la réalisation d'un projet intégrateur d'envergure. Le mandat de conception et de réalisation du projet d'ingénierie sera conduit par les étudiant(e)s en équipes, en suivant un cahier de charge et un échéancier précis. Les étudiant(e)s doivent démontrer un grand niveau d'autonomie, de savoir-faire technique et de professionnalisme lors de la réalisation du mandat. Tout en suivant les règles de l'art de l'ingénierie, les étudiants doivent élaborer un produit conforme aux spécifications contenues dans le cahier de charge. Le projet fera l'objet d'une présentation orale publique devant un jury d'évaluation.

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.

 04 sept. 2018 
2   

Introduction à la modélisation et à la simulation.

Architectures de microcontrôleurs ARM.

Projet iSerre.

 11 sept. 2018 
3   

Étude des systèmes dynamiques (I).

Projet iSerre.

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

 18 sept. 2018 
4   

Étude des systèmes dynamiques (II).

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

Projet iSerre.

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

 25 sept. 2018 
5   

Semaine d'études.

 02 oct. 2018 
6   

Examen Intra.

 09 oct. 2018 
7   

Introduction à Simulink - Étude de cas.

Projet iSerre.

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

 16 oct. 2018 
8   

Introduction aux réseaux de capteurs.

Introduction au protocole MQTT/MQTT-SN.

Projet iSerre.

Travail pratique 4 : Communication entre deux modules FRDM-KL26Z /Xbee s1.

 23 oct. 2018 
9   

Introduction à la norme ZigBee et à la technologie Xbee.

Projet iSerre.

 30 oct. 2018 
10   

Régulation automatique.

Régulateur PID.

Projet iSerre.

Travail pratique 5 : Contrôle de LED RGB de puissance.

 06 nov. 2018 
11   

Évaluation intermédiaire du projet : présentations orales, démonstrations, examens individuels, journal de bord.

 13 nov. 2018 
12   

Introduction au projet OpenHab.

Projet iSerre.

 20 nov. 2018 
13   

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


Projet iSerre.

 27 nov. 2018 
14   

Éléments de conception de la machine JDG 2018.

Projet iSerre.

 04 déc. 2018 
15   

Évaluation finale du projet : présentations orales, démonstrations, examens individuels, journal de bord.

 11 déc. 2018 
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 (5)

25 %

 3.1 et 4.3
Examen intra

25 %

 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