Bond Graph Representation of Standard Interconnection Model

International audienceThe study of the robustness of a system's parametric uncertainties is based on state representations which separate the nominal part of the system from the uncertain part. The most used form is the standard interconnection model. Recent works have been formulated so as to find this representation graphically by the bond graph approach. A new procedure is proposed in this paper to determine an uncertain model adapted to the study of robustness and for robust control. The advantage of this procedure is in simplifying the resulting graphical model

Structural analysis by bond graph approach: Duality between causal and bicausal procedure

Postprint version.International audienceThe infinite structure of linear time-invariant systems has been principally used to solve control problems. Nevertheless, this system characterization appears interesting in the design and sizing of mechatronic systems as well. Indeed, based on the bond graph language and inverse modelling, a methodology has already been developed for sizing mechatronic systems according to energy and dynamic criteria. One of the novelties of this methodology is its structural analysis step. This step enables structural properties to be deduced and helps in the formulation of the specifications. The aim of this paper is to add new graphical procedures to the structural analysis step to determine some structural properties (infinite pole orders and relative orders) from the inverse model (bicausal bond graph model). The structural analysis of the inverse model remains interesting since the essential orders are immediately obtained on the bicausal model. A discussion is carried out regarding the duality between the causal and bicausal procedures

Analyse et synthèse de tolérance pour la conception et le dimensionnement des systèmes mécatroniques

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques et porte, plus particulièrement, sur le dimensionnement de chaînes d'actionnement et les méthodes à mettre en œuvre pour satisfaire le cahier des charges et réduire au mieux le temps de développement. Afin de suivre l'évolution du marché et faire face à la concurrence croissante, les concepteurs ont eu recours au cycle de conception en Vet au prototypage virtuel. Pour réduire davantage la durée du processus de conception, la formulation du problème de conception sous la forme d'un problème inverse est une solution intéressante. Dans ce contexte, le laboratoire Ampère propose une méthodologie de dimensionnement par modèles bond graph inverses. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de cette méthodologie d'une part dans sa phase de vérification de l'adéquation des spécifications du cahier des charges à la structure retenue pour le modèle de conception et, d'autre part, par la prise en compte des tolérances dans le problème de conception. Pour la phase de vérification de l'adéquation spécifications/structure, le mémoire présente tout d'abord, l'analyse structurelle du cahier des charges qui permet de vérifier, avant toute simulation et à partir du modèle bond graph, si le problème de conception par modèle inverse est bien posé. Différents niveaux d'analyse sont supposés pour renforcer la démarche chronologique du travail de conception ou de reconception proposée par la méthodologie de dimensionnement. Ensuite, ces niveaux d'analyse sont mis à profit pour définir une procédure de vérification de l'adéquation des spécifications, définies sous forme de comportements type, au modèle de conception. En cas d'inadéquation, des recommandations pour la remise en question des spécifications ou de la structure du modèle de conception sont proposées et ce, selon le niveau d'analyse considéré. Au niveau de l'analyse numérique (le niveau d'analyse le plus bas), cette procédure peut être utilisée pour la synthèse paramétrique ou encore pour la synthèse de tolérance en cas de prise en compte des incertitudes dans le problème de conception. Concernant cet aspect, le mémoire présente également une contribution à la représentation des incertitudes paramétriques dans le formalisme bond graph, formalisme de base de la méthodologie de dimensionnement. Enfin, l'approche probabiliste est utilisée pour la modélisation des incertitudes dans la démarche de dimensionnement des systèmes dynamiques par inversion des modèles bond graph : les deux cas d'inversion, entrées/sorties d'une part (pour la remontée de spécifications), et paramètres/sorties d'autre part (pour la synthèse de tolérances paramétriques), sont abordés. Les règles d'exploitation d'un modèle bond graph probabiliste permettant la propagation des fonctions de densité de probabilité et des grandeurs caractéristiques(espérance et variance) tout le long de la structure énergétique du système sont proposées et illustrées par un exemple.No abstrac

Use of structural analysis in a bond graph-based methodology for sizing mechatronic systems

International audienceThe first advantage for studying dynamic model structural properties lies in the fact that results are available for every parameter numerical value. Much research has already been carried out on this notion of structural analysis. This article focuses on this approach in a bond graph context and more particularly to conclude about the model's structural invertibility. After having introduced the subject, section II establishes three necessary conditions for a model to fulfill structural invertibility. Section III shows an additional necessary structural condition if one desires to obtain an inverse model of minimal order and, section III presents the notion of the essential order for output specifications. Section IV shows how such a structural invertibility diagnostic can be beneficial for sizing mechatronic systems. Finally section V summarizes the main features of this approach and gives some directions that are worth investigating

Structural Properties of Inverse Models Represented by Bond Graph

Site de la Conférence : http://www.ifac-papersonline.net/World_Congress/Proceedings_of_the_17th_IFAC_World_Congress__2008/index.htmlInternational audienceInverse models are widely used for control or design purposes. In both cases, the maximum order of differentiation of each output appearing in the model inversion constitutes relevant information since it characterizes the regularity of the trajectory to be followed. Although this property can be determined from algebraic manipulation of the model, this paper shows how it can be obtained directly from the bond graph model using graphical procedures

On the role of essential orders on feedback decoupling and model inversion : bond graph approach

Paper BG57International audienceThe essential orders have an important role in the study of the systems decouplability as well as in the inverse model characterization. The aim of this paper is first to define essential orders on the bond graph model. Secondly, static and dynamic decoupling by bond graph approach is discussed and the dynamic extension order is defined. Finally, the dynamic compensation is physically located on the bond graph model and an approach to synthesize a model statically decouplable is suggested in order to define an adequate structure to the control requirements

Determination of essential orders from a bond graph model

Received 19 September 2010; accepted 3 June 2011; published 13 September 2012International audienceThe notion of essential orders was first introduced for the handling of decoupling problems. This paper focuses more on their interpretation, namely on the fact that each essential order corresponds to the highest time-differentiation order of a specific output appearing in the inverse model. During inverse modeling, this can in particular be useful for checking whether the specifications are appropriate to the structure of the given model. The aim of this paper is to define two procedures to graphically determine the essential orders directly from a bond graph (BG) model of a linear time-invariant system. Their usefulness is then justified in the context of a bond-graph based methodology for design problem analysis