Modélisation Matlab/simulink récupération d'énergie.

[edenn]

Bonjour,

Dans le but d'un projet à réaliser, je dois modéliser sur simulink (simscape) le phénomène suivant :

Pour faire simple j'ai deux réservoirs ,reliés chacun de part et d'autre par une fente à une chambre contenant un piston, avec dans le premier réservoir (à gauche du piston) de l'air à 50 bar et de l'autre côté (à droite du piston) de l'air à 5 bar. Lorsqu'on ouvre donc les deux fentes à gauche et à droite on va donc créer une différence de pression qui va pousser le piston vers la droite. En imaginant que ce piston soit relié à un système d'engrenages qui permettrai de récupérer l'énergie produite lors de ce déplacement.
Voilà donc le système que je dois modéliser. Le problème étant que je découvre tout juste ce logiciel qui m'est inconnu. Est-ce que vous pourriez m'aider ou m'aiguiller dans ma démarche ce serai fort sympathique parce que je suis totalement perdu...

je vous remercie d'avance.
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[Mecanik77]

Bonjour,
Il faudrait commencer par faire une schématisation du câblage (diamètre tuyaux, distributeurs...) que tu veux réaliser pour semble t-il alimenter un vérin rotatif.
Le système existe t-il déjà?

[edenn]

Bonjour et merci de ta réponse.
Non le système n'existe pas pour le moment. Peux-tu donc me fournir une quelconque aide quant à la modélisation de mon sytème sur simscape?

[edenn]

Voici un schéma simplifiant le système que je dois modéliser sur simulink/simscape. Je dois trouver aussi un moyen de convertir l'énergie pneumatique en énergie mécanique du au déplacement du piston.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mecanik77]

Oui ça on a compris, ça s'appelle un vérin. Tu cherches donc à modéliser un vérin sous simscape...Mais je n'ai pas bien compris ton histoire de récupération d'énergie,
Convertir une énergie pneumatique en une énergie mécanique, pas de souci c'est bien un vérin. Mais quelles sont les caractéristiques de ces énergies? D'où viennent les 50 bars et les 5 bars?En sortie tu veux que ça tourne ou bien que ça coulisse?
Quelle version de Matlab as-tu?
J'aimerai bien connaître l'intitulé exact du projet également.
Le but c'est quoi?

[edenn]

Comment ça les caractéristiques des énergies? Je ne comprends pas.
Pour répondre aux autres questions:
Dans un réservoir on a de l'air comprimé à 50 bar et d'en l'autre à 5 bar c'est tout ce que je sais. Peu importe ça peut très bien tourner ou coulisser.
Le sujet c'est: "la récupération d'énergie dans un fluide sous pression", donc comme je l'ai déjà dit le but serai de récupérer l'énergie grâce aux forces de pressions c'est tout.

[XK150]

Bonjour,
A quoi sert le réservoir à 5 Bars , sinon à générer une contrepression inutile ?

Peut être à une sorte de mouvement alternatif ( je n'ose pas écrire " perpétuel " ) , un réservoir se détendrait pendant que l'autre monte en pression ,et de plus ,
on récupère du travail sur la tige du piston ????

Avant d'utiliser n'importe quel logiciel , ce serait bien de comprendre ( et ce n'est pas difficile ...) ce qui va se passer .
Et de faire 2. 3 calculs à la main ...

[edenn]

Oui je suis d'accord et je ne comprend pas non plus l'intérêt de ces 5 bars mais c'est un sujet qui m'a été imposé de cette manière donc bon...
Et oui je doit imaginer à quoi je pourrais relier la tige du piston pour récupérer de l'énergie.
Oui je veux bien mais quoi comme calculs?

[Dynamix]

Salut

Et oui je doit imaginer à quoi je pourrais relier la tige du piston pour récupérer de l'énergie.

Le plus simple est de soulever une charge .

[XK150]

Re,
"Pour faire simple , j'ai 2 réservoirs " ...

Mais pour faire compliqué , mais peut être compréhensible :
Avez vous un document écrit , complet , du système que l'on vous demande d'étudier ?
Ce serait mieux de le poster intégralement . Ce projet est scolaire ? Vous êtes en quelle classe ?

[edenn]

... Mais non je n'ai pas de papier ou quoi que ce soit! Je ne peux rien vous dire de plus puisque c'est tout ce qu'on m'a dit et je dois me débrouiller avec uniquement ces informations. Le sujet m'a été présenté quasiment mot pour mot de cette manière! C'est çà qui rend la tâche compliqué. Mais au final à ce que je j'ai compris je dois modéliser une sorte de verrin pneumatique mais le problème comme je l'ai dit et redit c'est que je ne sais pas me servir de simulink et simscape.
Ps: je suis en 2éme année d'une licence de physique.

[Mecanik77]

Et tu disposes de quelle version de Matlab?
As-tu été voir les bibliothèques de simscape?
Le principe consiste à assembler des blocs représentant des composants.
Tu as 3 types de composants pour réaliser ton "système".
- réservoir
- tuyaux
- vérin
Les symboles de ces blocs sont normalement assez parlant.



Il faudra ensuite ajouter des blocs permettant la lecture des mesures relevées au cours du fonctionnement (débit, course, vitesse...que sais-je).
Si tu raisonnes en termes d'énergie quelques fonctions de simulink devront te permettre d'établir des relations permettant d'afficher cette consommation d'énergie.

[edenn]

Je ne sais pas si c'est la version mais je crois que c'est MATLAB R2016a.
Oui j'ai déjà regardé les bibliothèques de simscape, et j'ai bien compris le système de blocs et de liens entre eux. Mais il y a toujours autant de choses qui m'échappent comme le fait que je ne sais pas quels blocs utilisés et aussi certaines blocs ne peuvent pas être relier pour des raisons que je ne comprend pas...

[Jaunin]

Bonjour,
C'est juste pour informations.
Cordialement.
Jaunin__

https://mniyazicankaya.files.wordpre...h_matlab-1.pdf

http://www.solvingproblems.ethz.ch/

[Mecanik77]

Merci Jaunin tu es vrai chef pour débusquer des liens qui sont toujours très intéressants.

On peut également conseiller notre ami d'aller consulter le site Mathworks où il y a de nombreux exemples.

Sinon pour répondre à tes questions, les blocs que tu dois utiliser sont au nombre de trois. tu dois pouvoir identifier ce qui ressemble à un vérin (actuator?), Tuyaux (Pipe) et réservoir (Tank).

Simscape fonctionne par domaines physiques.

Tu ne peux pas relier un tuyaux à une batterie pas plus que tu ne peux relier un fil électrique à un vérin pneumatique et bien il en est de même dans simscape. Voilà pourquoi certains blocs ne peuvent être reliés entre eux.

[Jaunin]

C'est du même domaine que MapleSim, mais toujours pas évident à utiliser.

http://www.maplesoft.com/products/maplesim/

[edenn]

Merci pour votre aide. Je commence à comprendre le fonctionnement de simulink petit à petit.
Mais j'ai un problème, d’après mes recherches j'ai besoin d'un distributeur pour alimenter mon vérin pneumatique soit "directional valve" sur simscape le problème étant que j'utilise en entrée une source de pression venant d'un gaz et non d'un liquide, donc je ne peux pas relier mon distributeur... quelqu’un aurait il la solution à mon problème?

[Mecanik77]

Bonsoir,

Comme bien souvent j'ai été très optimiste face à la convivialité de Simscape...L'affaire ne semble pas si simple que ça...

1°) Je n'ai pas trouvé de vérin double effet. Donc je ne peux pas modéliser les deux cuves de 50 et 5 bars...Je me suis contenté d'une cuve de 45 bars alimentant la chambre arrière du vérin.
2°) Il n'y a pas de distributeurs dans le domaine pneumatique de simscape (alors qu'ils sont présents dans le domaine hydraulique).

Certains paramètres sont indispensables pour le bon fonctionnement du système mais ton énoncé est très succin, enfin bref je ne peux aller plus loin que çà:Futura_sciences_Vérin.jpg

Simscape c'est vraiment une affaire de spécialiste que je ne suis pas, j'espère cependant que ce modèle pourra t'aider...Bon courage.

[edenn]

Merci beaucoup pour ton aide précieuse.
Oui voilà c'est que je viens de remarquer, en effet il n'y a des distributeurs que dans le domaine hydraulique ce qui est très problématique...
J'ai pu beaucoup m'inspirer de ton modèle qui est très clair à comprendre et je t'en remercie. Cependant maintenant quels blocs devrais-je utiliser si je voulais récupérer l'énergie engendrée par le mouvement du piston?
Est-ce que je pourrai alimenter un moteur par exemple ou même créer de l'électricité? (Je ne sais pas du tout je ne fait que proposer )
Au passage le "motor sensor" mesure la force exercée sur le piston c'est çà?

[Mecanik77]

Simscape a cette particularité qu'il fait de la modélisation acausale. Il n'y a pas de distinction entre l'entrée et la sortie de tel sorte qu'un moteur dont on ferait tourner l'arbre se comporterait comme une génératrice et fournirait alors du courant.
Si tu souhaites récupérer une énergie électrique à partir d'un mouvement de translation il te faudra alors un système type solénoïde (je ne sais pas si ce bloc existe dans simscape). Sinon il faut convertir le mouvement de translation de ton piston en un mouvement de rotation via un bloc "wheel".

Il n'existe pas de bloc "motor sensor"??

Sensor veut dire capteur. Il y a un "force sensor" et un "motion sensor". Ce dernier mesure le déplacement de ton piston. Le produit d'une force se déplaçant sur une distance te donnera donc...

[edenn]

Oula oui pardon je voulais dire "force sensor"... En effet le produit d'une force et d'une distance donne bien une énergie. Donc avec ces deux capteurs déjà je peux avoir une idée de l'énergie produite par mon piston.
Ok je vais essayer de me débrouiller avec un solénoïde ou via un mouvement rotationnel et voir ce que je peux faire!

[Mecanik77]

Tiens-nous au courant et n'hésite pas à poster ton modèle.

[edenn]

J'ai essayé de modéliser un vérin à double effet à ma manière sans distributeur. Pour cela j'ai disposé deux pistons pneumatiques face à face, j'ai imposé une pression variables de chaque côté. C'est à dire que lorsque j'impose 45 bars sur le piston de gauche on aura une pression de 5 bars dans celui de droite et vice versa.
Ma simulation fonctionne et ne détecte pas d'erreurs. Le signal du scope de ma force et de mon déplacement me semble correct. Après je ne sais pas si mon montage est bon ou pas, c'est pour cela que je vous demande ce que vous en pensez.

[Mecanik77]

Le contrôle de pression en lieu et place du distributeur c'est un peu ce que je t'avais donné.
Bon sinon il pourrait être intéressant de mettre des capteurs de pression dans chacun des circuits pour voir comme celle-ci réagit. De toute façon il faut que tu trouves un moyen de mesurer l'énergie pneumatique d'après ce que j'ai compris.
L'idée des duex vérins en vis-à-vis est astucieuse, attention de bien diminuer la surface du piston du deuxième vérin, dans un vérin double effet il est nécessaire de soustraire la surface occupée par la tige.
Tu peux également compléter ton modèle en insérant un frottement visqueux (damping) afin de simuler l'amortissement du fluide.
Regarde si ta source (repeating séquence) ne peut pas supporter deux ports de sortie, ce qui permettrait de superposer les deux signaux de commande.
Good job!

[edenn]

Mon vérin à double effet fonctionne plutôt bien selon moi et j'en suis pour le moment satisfait. Le problème c'est que je ne sais vraiment pas quoi utiliser comme blocs pour récupérer mon énergie pneumatique. Je n'ai vraiment aucune idée de ce que je pourrai mettre en mettre en sortie de mon vérin, même avec les conseils qui m'avez été donné la dernière fois. J'ai utilisé le bloc "wheel" que j'arrive à faire tourner correctement mais je ne sais pas ce que je peux en conclure en terme d'énergie récupérée...

[edenn]

Je voudrais aussi prendre en compte les changements de température dans mon piston du aux détentes et compressions succesives lors de ma simulation. Comment est-ce que je pourrai m'y prendre?

[Mecanik77]

L'énergie "récupérée" tu l'avais dans le modèle que je t'ai proposé mais elle a disparue depuis...Maintenant il y a quand même un truc que tu dois comprendre c'est que tu ne récupères pas de l'énergie, tu la convertis.

Que tu la convertisses en un mouvement de rotation ou de trnaslation ne changera rien à l'affaire.

Le rôle d'un vérin est de convertir une énergie pneumatique en une énergie mécanique.

Simscape fonctionne en terme de flux de puissance.

Une puissance n'est jamais que le produit de deux grandeurs, une grandeur de flux et une grandeur d'effort.

Dés lors tu retrouves P=U.I; P=F.V, P=C.W, P=Q.p...

A toi de voir ce que tu veux mesurer, inspire-toi de ce que j'ai fait sur le modèle que je t'ai proposé.

Concernant la température, normalement le lancement de la simulation doit permettre d'évaluer les échanges de T°, il suffit de vérifier en plaçant dans ton modèle les capteurs adaptés au bon endroit.

[edenn]

Lorsque je place un capteur de température dans chaque piston voilà ce que j'observe :


C'est étrange non?

[Mecanik77]

Difficile de dire sans avoir le modèle sous les yeux, on a la une variation de quelques degrés (Kelvin) on est aux alentours d'une 20aine de degrés ce qui peut correspondre aux phases de compression et de détente de l'air qu'il y a dans votre vérin...Il semblerait d'ailleurs que cette température se stabilise au cours du temps...Ma foi les pics de température...??

[edenn]

J'ai un petit problème. Lorsque je lance ma simulation, simulink me détecte une erreur que je n'arrive pas à résoudre :
"An error occurred while running the simulation and the simulation was terminated
Caused by:
At time 2.347041, an assertion is triggered. Temperature fell below absolute zero. The assertion comes from:
Block path: projet4/Constant Area Pneumatic Orifice1"

Est-ce quelqu'un saurait comment résoudre cette erreur?