CCINP 2023 PSI Sciences industrielles de l'ingénieur : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Sciences industrielles de l'ingénieur du Concours Commun INP (CCINP), France, session 2023, filière PSI, en 4 heures. Thème : Chariot JacXson U70 de pose de moteurs d'avion : autonomie, mécanisme de Scott-Russell, énergie cinétique et asservissement de position.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie 1 : autonomie du JacXson U70. Nature des flux et des efforts sur un diagramme de blocs internes, lecture d'essais de courant et de puissance, script Python de calcul de la puissance et de l'énergie consommée à partir de mesures, nombre d'opérations de pose et de dépose permis par la batterie.
• Partie 2 : paramètres géométriques d'un ensemble bras élévateur. Loi entrée-sortie géométrique du mécanisme de Scott-Russell par fermeture de chaîne, expression de l'entraxe du vérin, course utile et longueur filetée de la vis.
• Partie 3 : validation du moteur d'un vérin électrique. Vitesse de sortie du vérin, torseurs cinématiques et cinétiques, énergie cinétique de l'ensemble et inertie équivalente variable, bilan des puissances et couple moteur par le théorème de l'énergie cinétique, couple thermique équivalent calculé par une fonction Python et choix du moteur.
• Partie 4 : analyse de la structure du chariot JacXson. Liaisons poutre-bras par trois bielles à liaisons sphériques : mobilités, positionnement isostatique de la poutre à montrer et exigence satisfaite.
• Partie 5 : commandes des vérins électriques. Diagrammes d'états composites des modes de levage et de tangage à compléter, chronogramme des ordres de commande des actionneurs.
• Partie 6 : asservissement en position d'un bras. Hypothèse sur l'inertie équivalente dans la plage d'accostage, fonction de transfert en boucle ouverte et précision, gain d'un correcteur proportionnel sur diagramme de Bode, temps de réponse, validité du modèle et ajout d'une saturation, effet d'un couple résistant, puis second correcteur à nommer et à justifier pour la précision.
• Partie 7 : synthèse. Tableau récapitulatif : mode le plus énergivore, termes prépondérants du couple moteur, commandes des vérins en roulis, influence du second correcteur sur les exigences.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Cinétique : torseurs cinétique et dynamique, énergie cinétique, inertie équivalente
• Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures
• Cinématique du solide : paramétrage, vitesse, taux de rotation et torseur cinématique
• Géométrie des masses : centre d'inertie, matrice d'inertie, théorème de Huygens
• Filtrage linéaire
• Ingénierie système : besoin, exigences et diagrammes SysML
• Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
• Transmetteurs de puissance et trains d'engrenages

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