Choix d’un Actionneur pour un Système
Comprendre le Choix d’un Actionneur pour un Système
Vous êtes ingénieur en conception de systèmes de contrôle pour une entreprise spécialisée dans l’automatisation industrielle.
Votre tâche est de sélectionner un actionneur électrique adapté pour contrôler la position d’une plateforme mobile qui doit déplacer des charges de différentes masses sur une distance fixe de 2 mètres avec une précision de positionnement de ±2 mm.
La plateforme doit atteindre sa position finale dans un temps inférieur à 5 secondes après le démarrage.
Données disponibles :
- Masse de la charge : varie de 50 kg à 200 kg.
- Distance de déplacement : 2 mètres.
- Précision de positionnement : ±2 mm.
- Temps maximal de déplacement : 5 secondes.
Caractéristiques des actionneurs disponibles :
- Actionneur A :
- Force maximale : 1000 N.
- Vitesse maximale : 0.5 m/s.
- Précision de positionnement : ±1 mm.
- Actionneur B :
- Force maximale : 2000 N.
- Vitesse maximale : 1 m/s.
- Précision de positionnement : ±5 mm.
- Actionneur C :
- Force maximale : 1500 N.
- Vitesse maximale : 0.75 m/s.
- Précision de positionnement : ±0.5 mm.
Questions :
1. Calcul de la force requise : Calculez la force minimale requise pour déplacer la charge la plus lourde (200 kg) en prenant en compte un coefficient de frottement moyen entre la plateforme et le sol de 0.1.
2. Sélection de l’actionneur : En vous basant sur le calcul de la force requise, sélectionnez l’actionneur le plus approprié parmi les options données. Justifiez votre choix en prenant en compte la force maximale, la vitesse, et la précision de positionnement.
3. Analyse de la vitesse : Vérifiez si l’actionneur sélectionné peut déplacer la charge sur la distance requise dans le temps imparti (5 secondes). Calculez le temps nécessaire pour parcourir 2 mètres à la vitesse maximale de l’actionneur choisi.
4. Discussion sur la précision : Discutez de l’adéquation de la précision de positionnement de l’actionneur choisi par rapport aux exigences du système. Si l’actionneur ne répond pas à la précision requise, proposez des solutions possibles pour améliorer la précision du système.
Correction : Choix d’un Actionneur pour un Système
1. Calcul de la force requise
Pour déterminer la force minimale requise pour déplacer la charge la plus lourde de 200 kg avec un coefficient de frottement de 0.1, nous utilisons la formule de la force de frottement :
\[ F = \mu \times m \times g \]
En substituant les valeurs données :
\[ F = 0.1 \times 200 \times 9.81 \] \[ F = 196.2 \, \text{N} \]
La force de frottement minimale requise est donc de 196.2 N.
2. Sélection de l’actionneur
En analysant les caractéristiques des actionneurs disponibles :
- Actionneur A fournit une force maximale de 1000 N, ce qui est largement au-dessus de la force de frottement minimale calculée. Sa vitesse maximale est de 0.5 m/s avec une précision de ±1 mm.
- Actionneur B offre une force maximale de 2000 N, une vitesse maximale de 1 m/s mais une précision moins adéquate de ±5 mm.
- Actionneur C dispose d’une force maximale de 1500 N, une vitesse intermédiaire de 0.75 m/s, et la meilleure précision de ±0.5 mm.
En considérant la force requise, la vitesse de déplacement nécessaire pour respecter le temps imparti, et la précision de positionnement, l’Actionneur C semble être le plus approprié. Bien qu’il n’offre pas la vitesse la plus élevée, il fournit un bon équilibre entre la force, la vitesse, et surtout la précision requise pour l’application.
3. Analyse de la vitesse
Pour vérifier si l’actionneur C peut déplacer la charge dans le temps imparti, calculons le temps nécessaire à la vitesse maximale de l’actionneur :
\[ t = \frac{d}{v} \]
où \(d\) est la distance à parcourir (2 mètres) et \(v\) est la vitesse maximale de l’actionneur (0.75 m/s). Ainsi, nous avons :
\[ t = \frac{2}{0.75} \approx 2.67 \, \text{secondes} \]
L’actionneur C peut donc déplacer la charge sur la distance de 2 mètres en environ 2.67 secondes, ce qui est bien dans le temps imparti de 5 secondes.
4. Discussion sur la précision
L’Actionneur C offre une précision de positionnement de ±0.5 mm, ce qui est mieux que les exigences du système de ±2 mm.
Cela signifie que l’actionneur sélectionné satisfait non seulement aux exigences de force, de temps, mais aussi de précision.
Aucune solution supplémentaire n’est nécessaire pour améliorer la précision du système avec l’Actionneur C, car il répond déjà aux critères de manière optimale.
Choix d’un Actionneur pour un Système
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