Centrale-Supélec 2023 MP Option sciences industrielles de l'ingénieur : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Option sciences industrielles de l'ingénieur du Concours Centrale-Supélec, France, session 2023, filière MP, en 4 heures. Thème : Exosquelette lombaire à actionneurs linéaires : course, modèle dynamique et asservissement de force.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : pré-dimensionnement et validation expérimentale des quatre actionneurs. Lecture de courbes de pression intra-discale simulées et mesurées : justification d'une force de traction de 40 N par actionneur et diminution moyenne de la pression sur une phase d'application de l'effort.
• Partie II : étude de l'amplitude du déplacement de l'actionneur pour conserver un mouvement naturel. Modèle géométrique plan de deux ceintures reliées par des vérins : longueur d'un vérin en fonction de l'angle et de la hauteur, puis course nécessaire d'après le protocole de mise en précontrainte.
• Partie III.A : étude de la dynamique de l'actionneur linéaire. Effort d'un ressort, engrenage et système vis-écrou, énergies cinétiques et moment d'inertie équivalent, bilans des puissances extérieures et intérieures avec rendement, composition des vitesses, théorème de l'énergie cinétique, équation différentielle du mouvement, facteur d'amortissement et allure de la réponse indicielle.
• Partie III.B : étude de l'effort d'assistance nécessaire au soutien lombaire. Schéma-blocs de l'asservissement de force et gain d'adaptation, réglage d'un correcteur proportionnel intégral de la boucle de vitesse par la phase et la pulsation de coupure, transformation du schéma en retour unitaire, valeur limite d'un correcteur proportionnel d'après les marges, comparaison simulation et essai. Limitation de vitesse angulaire : mise sous forme de problème de Cauchy, fonctions Python G, FBFsl et FBFal à écrire, analyse de la réponse simulée.
• Partie IV : synthèse et ouverture de l'étude. Analyse des écarts entre performances simulées, mesurées et attendues pour valider la commande, puis perturbation ajoutée au schéma-blocs : unité, interprétation, intérêt, lecture d'une simulation et possibilités du banc d'essai.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Cinétique : torseurs cinétique et dynamique, énergie cinétique, inertie équivalente
• Transmetteurs de puissance et trains d'engrenages
• Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures
• Filtrage linéaire
• Régimes transitoires
• Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
• Dynamique des systèmes de solides : principe fondamental, stratégie d'isolement, équilibrage
• Ingénierie système : besoin, exigences et diagrammes SysML

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