e3a-Polytech 2023 PSI Sciences industrielles de l'ingénieur : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Sciences industrielles de l'ingénieur du Concours e3a-Polytech, 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.

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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.
  À revoir : Ingénierie système : besoin, exigences et diagrammes SysML, Architecture fonctionnelle et structurelle : chaînes d'information et de puissance, Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
• 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.
  À revoir : Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures
• 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.
  À revoir : Cinétique : torseurs cinétique et dynamique, énergie cinétique, inertie équivalente, Cinématique du solide : paramétrage, vitesse, taux de rotation et torseur cinématique, Géométrie des masses : centre d'inertie, matrice d'inertie, théorème de Huygens, Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
• 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.
  À revoir : Modélisation des liaisons, graphe des liaisons et schéma cinématique, Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures
• 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.
  À revoir : Ingénierie système : besoin, exigences et diagrammes SysML
• 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.
  À revoir : Amplificateur linéaire intégré, stabilité et rétroaction, Filtrage linéaire
• 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.
  À revoir : Cinétique : torseurs cinétique et dynamique, énergie cinétique, inertie équivalente, Ingénierie système : besoin, exigences et diagrammes SysML

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Ingénierie système : besoin, exigences et diagrammes SysML
• Architecture fonctionnelle et structurelle : chaînes d'information et de puissance
• Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
• Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures
• Cinétique : torseurs cinétique et dynamique, énergie cinétique, inertie équivalente
• Cinématique du solide : paramétrage, vitesse, taux de rotation et torseur cinématique
• Géométrie des masses : centre d'inertie, matrice d'inertie, théorème de Huygens
• Modélisation des liaisons, graphe des liaisons et schéma cinématique
• Amplificateur linéaire intégré, stabilité et rétroaction
• Filtrage linéaire

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