Centrale-Supélec 2020 PSI Sciences industrielles de l'ingénieur : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Sciences industrielles de l'ingénieur du Concours Centrale-Supélec, France, session 2020, filière PSI, en 4 heures. Thème : Robotisation du désherbage mécanique : guidage d'un robot enjambeur, mécanisme de retrait d'une lame et choix d'un actionneur.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : génération des consignes d'orientation des roues avant et arrière pour le guidage du robot. Changement de variables linéarisé pour l'écart latéral et l'écart angulaire, modèle cinématique étendu de type bicyclette avec angles de dérive des roues sur sol glissant, intérêt de codeurs absolus, estimation des angles de dérive, passage du domaine temporel au domaine spatial, analogie avec un modèle du second ordre et grandeur spatiale analogue du temps de réponse à 5 %, lois de consigne d'orientation des roues.
• Partie II : optimisation énergétique du mouvement de retrait d'une lame, choix d'un actionneur et conception de sa commande. Mécanisme à quatre barres : fermeture géométrique, loi entrée-sortie résolue en Python avec numpy, variation de la puissance de l'action du sol. Énergie cinétique de la lame, fonction Python ktheta, masse équivalente et effort du vérin électrique dans le cas le plus défavorable, choix d'un vérin, diagramme d'état et chronogrammes, chaîne réversible, choix d'un correcteur pour la boucle de vitesse.
• Partie III : synthèse. Exploitation de courbes de simulation des angles de dérive et d'orientation des roues, vérification des hypothèses sur les angles et conclusion sur la précision de guidage exigée par le cahier des charges.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures
• Cinétique : torseurs cinétique et dynamique, énergie cinétique, inertie équivalente
• Dynamique des systèmes de solides : principe fondamental, stratégie d'isolement, équilibrage
• Cinématique du solide : paramétrage, vitesse, taux de rotation et torseur cinématique
• Régimes transitoires
• Ingénierie système : besoin, exigences et diagrammes SysML
• Architecture fonctionnelle et structurelle : chaînes d'information et de puissance
• Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions

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