EMN Ecole des Mines de Nantes

Contexte

Le but du cours « Electronique Numérique II » est de donner aux élèves le bagage minimal requis par le métier d’ingénieur en matière d’électronique numérique et en particulier celui réclamé par la fonction de gestionnaire de projet (capable de discuter avec des spécialistes de l’électronique). Comme dans les autres enseignements de l’UV, l’approche adoptée est ici celle des « systèmes » et de leur conception. Ceci garanti une certaine hauteur conceptuelle en accord avec l’aspect « généraliste » de la formation de l’emn en général, et avec le métier de « chef de projet », tel que proposé par l’option AII. Concernant l’Analyse numérique, le cours livre les bases nécessaires à la mise en forme et la résolution numérique d’un problème de physique pour l’ingénieur et réalise un prolongement naturel de la modélisation des systèmes. L’approche « système » se traduit en particulier par le recours à MATLAB, standard des langages de programmation pour le calcul scientifique orienté vers les « process industriels » . Finalement, l’approche système (en particulier pour ce qui concerne leur modélisation) est complétée dans cette UV par un troisième cours dévolu à la Robotique. Dans ce dernier cours, la Robotique est présentée comme un cadre méthodologique « universel » pour la modélisation des système mécaniques commandés (robots, véhicules télé-opérés, avions…). Enfin, en cohérence avec la terminologie « mécatronique », les systèmes abordés sont d’un côtés ceux de l’électronique (automate de gestion d’une intersection routière), et de la mécanique (Robots manipulateurs). De même, les méthodes étudiées en analyse numérique sont particulièrement adaptées à la résolution des équations de la mécanique (Eléments finis).

Objectifs

Objectifs généraux

- Electronique Numérique II : Appréhender les méthodes de conception des systèmes électroniques.
- Analyse Numérique : Appréhender la résolution d’un problème de l’ingénieur dans son ensemble de sa modélisation à sa simulation.
- Robotique : Etre capable de modéliser un système mécanique complexe en vue de le commander.
Les élèves auront appris les réflexes méthodologiques nécessaires pour atteindre ces objectifs. Les trois composantes de l’UV sont naturellement dédiées à être combinées dans les métiers auxquels l’option AII prépare. Le métier de « chef de projet » est particulièrement ciblé par cette UV. Les projets OSE sont également le cadre naturel de mise en œuvre sur des situations concrètes des acquis méthodologiques de cette UV.

Competences requises

Compétences requises

Caractéristiques sollicités : goût et curiosité pour les matières techniques (technologie), rigueur et méthode.

Unites de valeurs cibles

Codes UVs cibles

- Electronique Numérique II : Electronique Numérique I
- Analyse Numérique : Mathématiques de base (Algèbre linéaire, calcul différentiel…), Physique de Base FI1 (Mécanique générale en particulier).

UVs cibles

COURS CIBLES de l’électronique numérique II : « Infrastructure informatique des systèmes de commande», « Instrumentation » de l’UV Mécatronique II (AII).
COURS CIBLES de l’analyse numérique : Modélisation et simulation des systèmes physiques pour l’Automatique (UV Mécatronique II (AII)), ainsi que pratiquement tous les cours de l’UV « Commande et Optimisation des Systèmes » de l’option AII (en particulier la maîtrise de Matlab).
COURS CIBLES de la Robotique : tous les cours d’Automatique de l’option AII. La robotique sert d’illustration emblématique de la commande des systèmes mécaniques complexes.

Contenu et organisation pedagogique

Contenu de l'UV

Dans toute l’UV, les méthodes de modélisation des systèmes mécanique, électronique sont enseignées aux élèves. En particulier :
Electronique Numérique II : Langage VHDL, Méthode de conception de systèmes électroniques, LABVIEW.
Analyse Numérique : Introduction MATLAB, résolution des systèmes algébriques linéaires et non-linéaires, équations différentielles ordinaires et méthode des éléments finis.

Robotique : Introduction à la robotique (aspects technologiques), Boîte à outils mathématique, Modèles géométriques directe et inverse, architectures de commande d’un robot manipulateur.

Activités pédagogiques

Electronique Numérique II : cours PC : 7h30 – TD : 7h30, TP : 13h45 – Evaluation 1h15
Analyse Numérique : 15 h Cours / 15 h TP, mélangés en salle PC (30h) (+ Mini projet : 10h de temps perso.).
Robotique : 15h Cours (PC), 10h de TD, 5h de TP (Robots Manipulateurs), (+ Mini projet : 10h de temps perso.).
La réunion Bilan est conçue comme un retour des élèves en présences des responsables de cours (si possible) et du responsable d’UV afin d’améliorer les cours individuellement et la cohérence de l’UV dans sa globalité.

Supports pédagogiques

Electronique Numérique : Power Point + Polycopier (fourni par l’intervenant), Pour les TP : Logiciel MODELSIM (de chez Modeltech), Labview (de National Instrument), Quartus (d’Altera).
Analyse Numérique : Power Point, MATLAB
Salle équipée d’un Vidéoprojecteur pour cours, salle informatique pour les TD, salle équipée carte National Instrument, Labview, Quartus pour TP (B. 304 ou B.306)
Robotique : support : Polycopier, bibliographie « Modélisation et Commande des Robots », W. Khalil, E. Dombres, Hermes (CDI).

Critere et mode d'evaluation

Critères d"évaluation

Electronique Numérique II : DS (QCM)
Analyse Numérique : Mini-projets
Robotique : Mini-projets

Les mini-projets ont pour but de mettre en pratique les outils méthodologiques enseignés dans l’UV sur un cas concret et d’une complexité réaliste relativement aux métiers de l’ingénier (Robot manipulateur dans son ensemble, système de l’ingénieur pour l’analyse numérique). Les outils méthodologiques en conception des systèmes électronique et leur mise en œuvre sont largement éprouvés au travers des TD et TP de ce cours, et le QCM mesure les acquis de ce cours non seulement en terme de connaissances mais aussi des compétences pratiques acquise par les nombreuses mises en situations concrètes. Le travail des élèves doit être régulier, le maximum d’attention est réclamé dans les TD et TP qui se doivent d’être préparé un minimum par relecture des cours concernés.