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Annale · 2024★★★★DurSession du 17 avril 2024· 1 007 candidats

Modélisation X-ENS PSI 2024, drone colibri · M=8.9

Sujet Modélisation X-ENS PSI 2024 sur un projet de recherche : drone basé sur le biomimétisme avec l'oiseau colibri. Modèle cinématique, transmission, batterie via Kalman, commande en lacet et tangage. Moyenne 8,9/20 sur 1007 candidats. Top pièges Python et analyse Hadamard.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2024 :

ModelisationInformatiqueMathsPhysique

Top piège du sujet

Réponses miraculeusement justes après calculs faux sanctionnées

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

8.90

Médiane

8.9

Écart-type

3.60

Q1 (25%)

6.5

Q3 (75%)

11.0

Candidats présents

1 007

Comparaison

Comment ce sujet se compare aux autres

Moyenne en baisse de -0.6 par rapport à 2023 (8.9 vs 9.5). Écart-type stable (σ=3.6). Sujet plus exigeant que la session précédente.

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Analyse

Ce qu'a observé le jury

Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.

Présentation du sujet

Épreuve de modélisation 5h sur un projet de recherche : un drone basé sur le biomimétisme avec l'oiseau colibri. Deux parties principales. Partie 1 : développement d'un modèle du drone (modèle cinématique, dimensionnement transmission, association moteur DC + charge, modèle batterie via filtre de Kalman, autonomie). Partie 2 : commande du drone (stabilisation lacet, mouvement tangage). 56 questions sur 21 pages. 1007 candidats.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie 1, Modèle du drone (cinématique, transmission, batterie)(Q1-Q26)Difficile

    Modèle cinématique pour caractéristiques de la transmission. Association convertisseur électromécanique (moteur DC) + charge, dimensionnement réducteur. Modèle batterie + Kalman. Q3 fermetures géométriques mal écrites. Q5 signe lors du passage à la racine carrée. Q6 confusion psi vs theta.

  2. Partie IIPartie 2, Commande du drone (lacet, tangage)(Q27-Q56)Très difficile

    Stabilisation du vol en lacet, mouvement de tangage. Q15 bilans P_j = P_e - P_m faux. Q20 dichotomie : moins d'un candidat sur deux maîtrise. Q24 rapports de réduction hors d'un ordre de grandeur acceptable. Q31-Q33 calculs assez bien réussis.

Analyse globale du jury

« L'épreuve de modélisation, d'une durée de 5 heures, a porté cette année sur l'étude d'un projet de recherche : un drone basé sur le principe du biomimétisme avec l'oiseau colibri. Le sujet s'appuyait sur des connaissances transverses. Après plusieurs années de progrès, le jury tient à souligner que la propreté des copies s'est très fortement dégradée sur cette session. La section 3 de la partie I a trop peu souvent été abordée. 1007 candidats, moyenne 8,9/20, écart type 3,6. »

Top pièges sanctionnés

  • Réponses miraculeusement justes après calculs faux sanctionnées-3 pts

    « Le jury a été surpris par le nombre de copies qui, malgré de nombreuses erreurs de calculs, arrivaient miraculeusement au bon résultat. Il est rappelé que ce comportement est largement sanctionné par les correcteurs. »

  • Tableaux numpy mal connus (Q8)-3 pts

    « Les tableaux numpy sont assez mal connus (souvent initialisés comme np.array([])) ; la méthode des trapèzes est mal connue et mal codée ; les rédactions de code informatique sont illisibles et ne respectent pas les indentations nécessaires à une bonne compréhension syntaxique en Python. »

  • Bilans de puissance faux : P_j = P_e - P_m (Q15)-2 pts

    « Beaucoup trop de bilan de puissance faux de la forme : P_j = P_e − P_m. »

  • Dichotomie : choix d'intervalle sur f(a)*f(b) confondu-2 pts

    « La dichotomie est une méthode numérique classique et relativement simple ; moins d'un candidat sur deux la maîtrise ; beaucoup de candidats ignorent que le choix de l'intervalle dépend du produit f(a) × f(b). »

  • Rapports de réduction sans recul sur ordre de grandeur (Q24)-1 pts

    « Quelques rapports de réduction hors d'un ordre de grandeur acceptable. Il est demandé aux candidats d'avoir un recul sur les valeurs numériques des grandeurs physiques. »

Source : Rapport du jury X-ENS · Modelisation PSI, session 2024 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve en quelques chiffres

L'épreuve Modélisation X-ENS PSI 2024 s'est déroulée le mercredi 17 avril 2024, durée 5h, coefficient 5. Sujet sur un drone biomimétique inspiré du colibri : deux parties : modèle physique du drone (cinématique, motorisation, batterie via Kalman) et commande (stabilisation en lacet et tangage).

Stats officielles : moyenne 8,9/20, écart-type 3,6 sur 1007 candidats. Médiane 8,86. Sujet jugé difficile, propreté des copies fortement dégradée par rapport aux années précédentes selon le jury.

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Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Sujet long et difficile. Stratégie : réussir Partie 1 sections 1-2 (Q1-Q19, cinématique + moteur DC), puis viser début Partie 2. La section 3 de Partie I (batterie + Kalman) est le point critique, peu abordée selon le jury.

Gestion des 5h : 25 min lecture, 2h sur Partie 1 sections 1-2 (Q1-Q19, fondamentaux), 1h sur Partie 1 section 3 (Q20-Q26, Kalman, peu abordée), 1h30 sur Partie 2 (Q27-Q42, commande lacet + tangage), 5 min relecture. Soigner Q15 (bilan puissance correct), Q20 (dichotomie rigoureuse), Q24 (ordre de grandeur).

Conseils du jury

Cinq conseils transversaux

  • Tableaux numpy correctement initialisés : pas np.array([]) puis append, mais np.zeros((n,m)) avec dimensions claires.
  • Méthode des trapèzes correcte : formule np.trapz, pas une boucle for inefficace.
  • Bilans de puissance physiques : P_j (Joule) = R*I^2 ≠ P_e - P_m. Distinguer pertes et différence.
  • Dichotomie : test sur f(a)*f(b) : pas sur sens de variation. Test d'arrêt sur précision, pas sur égalité à 0 (flottants).
  • Vérifier l'ordre de grandeur des rapports de réduction et autres grandeurs physiques.

Ressources

Téléchargements

Sujet officiel, corrigé Hadamard et rapport jury — tout en un endroit.

FAQ

Questions fréquentes — 2024

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Préparation X-ENS · Modelisation PSI

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