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06 march 2017 |
La Revue POLYTECHNIQUE
Modélisation du comportement des grues
Un logiciel de calcul permet de définir le comportement statique et dynamique des grues, grâce à des capacités de calcul avancées et de transmettre ensuite ces données en vue de réaliser des simulations avec un logiciel spécifique.
Les grues sont utilisées pour soulever et déplacer de lourdes charges. Pour des raisons de sécurité mais aussi de risques de dommages matériels, les opérateurs doivent être bien formés pour garantir que la grue effectuera des manœuvres précises. Souvent, cela nécessite de leur part l’accomplissement de plusieurs tâches simultanées, ce qui requiert une grande dextérité.
Des solutions d’ingénierie
HIAB, constructeur suédois d’équipements de manutention, conçoit de nouvelles solutions pour décharger le grutier de certaines tâches, tout en assurant un fonctionnement sûr et précis de la machine.
Daniel Morales, directeur de recherche «Systèmes de contrôle» de HIAB, fournit des solutions d’ingénierie pour toutes les gammes de produits de ce constructeur d’équipements de levage-manutention. Confronté aux limites du logiciel de calcul actuel de l’entreprise, il a choisi Maple pour accroître la rapidité et la précision des calculs utilisés pour modéliser le comportement des grues dans l’environnement de simulation existant de HIAB. Daniel Morales connaissait bien Maple, le logiciel de calcul technique de Maplesoft. Il l’avait fréquemment utilisé pendant sa thèse de doctorat à l’Université Umeå en Suède, où il a étudié le contrôle de mouvement des grues forestières.
Des mouvements complexes
Sur une grue, les sections de la flèche se déploient et se rétractent au moyen de vérins hydrauliques. Le grutier commande les actions par lesquelles la pression hydraulique est transmise aux vérins. Ces derniers exercent une force sur les éléments de la grue, qui contrôlent les différentes articulations. Le grutier commande chaque vérin séparément, afin de déplacer l’extrémité de la grue jusqu’à la position souhaitée. Le mouvement appliqué à la manette de commande contrôle directement la vitesse de l’articulation. La méthode est complexe et Daniel Morales s’efforce d’en améliorer les algorithmes pour simplifier la commande de fonctionnement des vérins.
Exportation vers le logiciel de simulation
Le logiciel Maple fournit deux caractéristiques essentielles qui, selon Maplesoft, font défaut à l’outil mathématique actuel de HIAB, PTC® Mathcad®. En effet, la manipulation des matrices variables utilisées dans les algorithmes de contrôle s’avère d’une grande complexité. L’outil Mathcad n’effectue, toujours selon Maplesoft, que des manipulations matricielles limitées et ne peut pas traiter des matrices de fonctions à plusieurs variables. Avec Maple, en revanche, le problème est résolu. Grâce à ses capacités de calcul avancées, le logiciel traite des manipulations matricielles complexes.
En outre, précise Daniel Morales, Mathcad était dans l’incapacité d’exporter les résultats vers le logiciel de simulation existant de HIAB, Simulink® de MathWorks®. Maple, en revanche, est capable d’exporter des expressions et calculs mathématiques directement vers MATLAB®, où l’on peut facilement les introduire dans le logiciel de simulation Simulink. Étant donné que Maple optimise efficacement les calculs, les simulations dans Simulink s’exécutent plus rapidement à l’aide du code généré par Maple. L’outil logiciel Maple permet de réaliser des manipulations matricielles avancées, de gérer efficacement l’ensemble des calculs et de les exporter facilement vers d’autres outils de simulation.
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