Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Sujet commun MP/PSI sur le stabilisateur gyroscopique de bateau Seakeeper (palier le mal de mer en roulis). Sujet MP en 4 parties, 19 questions sur 3h : 9 questions de mécanique, 6 d'automatique, 4 d'analyse. Le rotor massif en rotation à très haute vitesse dans une enceinte sous vide, mise en rotation par vérins hydrauliques, crée un couple gyroscopique stabilisateur.
Structure de l'épreuve
- Partie I — Partie 1 — Présentation du système et problématique(Q1-Q2)Abordable
Lecture de chronogrammes et identification des constituants agissant sur l'angle de roulis. Q1 et Q2 ont été bien traitées dans l'ensemble.
- Partie II — Partie 2 — Analyse des modes de fonctionnement (diagramme d'état)Niveau attendu
Analyse du comportement de l'écran tactile par étude d'un diagramme d'état. Compétence d'analyse pure peu travaillée par les candidats.
- Partie III — Partie 3 — Modélisation dynamique avec régulation hydraulique(Q3-Q15)Difficile
Figures de calcul, taux de rotation du rotor, matrice d'inertie, graphe de liaisons, équation de mouvement, linéarisation, fonctions de transfert et schéma-bloc, identification d'un modèle de comportement à partir d'une réponse indicielle.
- Partie IV — Partie 4 — Optimisation des performances de contrôle(Q16-Q19)Difficile
Erreur statique pour correcteur proportionnel, réglage du gain d'un correcteur à avance de phase, analyse de la réponse en roulis avec/sans stabilisation gyroscopique.
Analyse globale du jury
« Le sujet faisait appel à un très grand nombre de connaissances et compétences du programme de MP : géométrie, cinématique, modélisation des actions mécaniques, statique, dynamique, analyse et identification temporelle/fréquentielle, schéma-bloc, calcul de fonction de transfert, performances (stabilité, précision, rapidité), réglage de correcteur, diagrammes d'état. Il n'était pas possible de faire l'impasse sur une connaissance particulière. Trop de candidats délaissent de larges parties du programme de Sciences Industrielles, rendant impossible l'étude de tout le sujet. »
Top pièges sanctionnés
Stabilité justifiée par « système d'ordre 2 » sans vérifier le signe des coefficients (Q8)-2 pts
« On rappellera que dire qu'un système est « un second ordre » n'est pas un critère suffisant pour dire qu'un système est stable (exemple gyropode). Il faut préciser que les coefficients sont de même signe. Donner la définition de la stabilité par le signe des pôles n'est pas suffisant si ceux-ci ne sont pas calculés ! »
Théorème du moment dynamique invoqué sans préciser axe et bilan exhaustif (Q6)-2 pts
« Une équation de moment nécessite la définition d'un axe (1 point et 1 vecteur) et le bilan des actions mécaniques extérieures se doit d'être exhaustif (manque les AMs de liaisons ou ajout du couple moteur qui est pourtant une AM interne). »
Erreur statique de 5% mal interprétée — division simple ratée, unité absente (Q16)-2 pts
« La signification d'une erreur de 5% a souvent été mal interprétée, une erreur=5% ne voulant rien dire, la valeur de l'erreur étant proportionnelle à la valeur attendue en consigne. Beaucoup trop d'erreurs de calculs sur une simple division. Très peu indiquent l'unité. »
Identification d'un modèle sans justification du choix ni méthode explicite (Q15)-2 pts
« La question demandait de proposer un modèle à partir d'un relevé temporel. Tout choix effectué nécessite de fournir une justification, bien trop souvent absente. La méthode de détermination des paramètres caractéristiques est rarement explicitée. »
Application numérique sans unité ou sans contrôle de l'ordre de grandeur-1 pts
« Une application numérique donnée sans unité vaut 0. Il faut systématiquement s'interroger sur les ordres de grandeur des applications numériques quand cela est possible (le rotor ne pouvait pas faire 10m de longueur) ; trop de candidats laissent sans commentaires des valeurs aberrantes. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · S2I MP, session 2022 · PDF officiel ↗
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Téléchargements
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