Analyse des systèmes pluritechnologiques

Exercices corrigés

1. Quel diagramme SysML sert à décrire les exigences que le système doit satisfaire ?

   • A.Le diagramme de blocs internes (ibd).
   • B.Le diagramme de séquence (sd).
   • C.Le diagramme des exigences (req).Bonne réponse
   • D.Le diagramme d'états (stm).

   Réponse : C — Le diagramme des exigences (req).

   Le diagramme des exigences porte le sigle req, pour « requirement ». C'est lui qui traduit le cahier des charges en exigences hiérarchisées, chacune avec son critère et son niveau. L'ibd montre les flux internes, le sd la chronologie des échanges, le stm les états successifs du système.

2. Dans quel ordre se succèdent les fonctions de la chaîne d'énergie ?

   • A.Alimenter, distribuer, convertir, transmettre.Bonne réponse
   • B.Acquérir, traiter, communiquer, agir.
   • C.Convertir, alimenter, transmettre, distribuer.
   • D.Alimenter, convertir, distribuer, transmettre.

   Réponse : A — Alimenter, distribuer, convertir, transmettre.

   L'énergie est d'abord fournie par une source (alimenter), puis modulée ou aiguillée par le préactionneur (distribuer), ensuite changée de nature par l'actionneur (convertir), et enfin adaptée en vitesse et en effort par la transmission (transmettre). La proposition 4 inverse distribuer et convertir : or on module l'énergie électrique avant de la transformer en mouvement. La proposition 2 décrit la chaîne d'information.

3. À quelle chaîne fonctionnelle et à quelle fonction appartient un capteur de température ?

   • A.Chaîne d'énergie, fonction convertir.
   • B.Chaîne d'énergie, fonction alimenter.
   • C.Chaîne d'information, fonction traiter.
   • D.Chaîne d'information, fonction acquérir.Bonne réponse

   Réponse : D — Chaîne d'information, fonction acquérir.

   Un capteur prélève une grandeur physique sur le système et la transforme en signal exploitable : c'est exactement la fonction ACQUÉRIR de la chaîne d'information. Attention au piège de la réponse 3 : traiter, c'est le rôle du microcontrôleur qui exploite ensuite le signal, pas celui du capteur lui-même.

4. Une exigence du cahier des charges est correctement rédigée lorsqu'elle comporte…

   • A.un critère, un niveau et une tolérance.Bonne réponse
   • B.une description qualitative détaillée du besoin.
   • C.le nom du constituant qui la réalise.
   • D.un schéma de la solution technique retenue.

   Réponse : A — un critère, un niveau et une tolérance.

   Une exigence doit être vérifiable, donc mesurable : il faut savoir quoi mesurer (le critère), quelle valeur viser (le niveau) et quelle marge est acceptable (la tolérance). « Autonomie de 500 m² ± 25 m² par charge » est une exigence ; « bonne autonomie » n'en est pas une. Et une exigence décrit le quoi, jamais le comment : nommer le constituant ou dessiner la solution reviendrait à imposer la conception.

5. Quel diagramme SysML identifie les acteurs du système et les services qu'il leur rend ?

   • A.Le diagramme de définition de blocs (bdd).
   • B.Le diagramme des cas d'utilisation (uc).Bonne réponse
   • C.Le diagramme paramétrique (par).
   • D.Le diagramme de blocs internes (ibd).

   Réponse : B — Le diagramme des cas d'utilisation (uc).

   Le diagramme des cas d'utilisation place le système dans un cadre, les acteurs (humains ou autres systèmes) à l'extérieur, et les cas d'utilisation (les services rendus) à l'intérieur. C'est le point de vue de l'utilisateur. Le bdd et l'ibd décrivent la structure interne : ce sont des points de vue de concepteur.

6. Un moteur absorbe une puissance électrique de 500 W et fournit une puissance mécanique de 400 W. Quel est son rendement ?

   • A.1,25
   • B.0,80Bonne réponse
   • C.0,20
   • D.100 W

   Réponse : B — 0,80

   Le rendement vaut η = P utile / P absorbée = 400 / 500 = 0,80, soit 80 %. La réponse 1,25 correspond au rapport inversé (500/400) : impossible, un rendement ne dépasse jamais 1. La valeur 0,20 est la fraction perdue, et 100 W est la puissance dissipée en pertes, pas un rendement — un rendement est un rapport, donc sans unité.

7. Une chaîne d'énergie comporte un hacheur de rendement 0,90 suivi d'un moteur de rendement 0,80. Quel est le rendement global de l'ensemble ?

   • A.0,85
   • B.1,70
   • C.0,72Bonne réponse
   • D.0,10

   Réponse : C — 0,72

   Deux constituants en série : les rendements se multiplient. η = 0,90 × 0,80 = 0,72, soit 72 %. L'erreur classique est de faire la moyenne (0,85) ou la somme (1,70) — mais une somme de rendements dépasserait 1, ce qui est physiquement absurde. Bon réflexe de contrôle : le rendement global doit toujours être inférieur au plus petit des deux (ici 0,72 < 0,80). C'est bien le cas.

8. Dans un système, le variateur de vitesse qui module la tension envoyée au moteur assure quelle fonction ?

   • A.DistribuerBonne réponse
   • B.Convertir
   • C.Transmettre
   • D.Acquérir

   Réponse : A — Distribuer

   Le variateur est un préactionneur : il reçoit un ordre de la partie commande et module l'énergie électrique envoyée à l'actionneur, sans changer sa nature. C'est la fonction DISTRIBUER. CONVERTIR est le rôle du moteur (électrique vers mécanique), TRANSMETTRE celui du réducteur, ACQUÉRIR celui du capteur.

9. Quel diagramme SysML permet de représenter qu'un portail automatique passe de l'état « fermé » à l'état « en ouverture » lorsque l'utilisateur appuie sur la télécommande ?

   • A.Le diagramme des exigences (req).
   • B.Le diagramme de définition de blocs (bdd).
   • C.Le diagramme des cas d'utilisation (uc).
   • D.Le diagramme d'états (stm).Bonne réponse

   Réponse : D — Le diagramme d'états (stm).

   Des états reliés par des transitions déclenchées par des événements : c'est la signature du diagramme d'états (stm). « Fermé » et « en ouverture » sont des états, « appui sur la télécommande » est l'événement déclencheur de la transition. Le uc dirait seulement que l'utilisateur peut « ouvrir le portail », sans détailler les états intermédiaires.

10. Un système échange trois types de flux avec son environnement. Lesquels ?

    • A.Matière, énergie et information.Bonne réponse
    • B.Entrée, sortie et rétroaction.
    • C.Mécanique, électrique et informatique.
    • D.Force, vitesse et puissance.

    Réponse : A — Matière, énergie et information.

    C'est la triade fondamentale de l'analyse des systèmes : la matière (la matière d'œuvre sur laquelle on agit), l'énergie (ce qui permet d'agir) et l'information (ce qui permet de décider et de contrôler). La proposition 3 liste des domaines techniques, pas des flux ; la 4 liste des grandeurs physiques du seul domaine mécanique.

11. Sur une maquette numérique, la vitesse simulée d'un chariot vaut 1,2 m/s alors que la vitesse mesurée sur le prototype vaut 1,0 m/s. Comment interprète-t-on cet écart ?

    • A.C'est un écart entre performances souhaitées et simulées : le choix de conception est mauvais.
    • B.C'est un écart entre performances simulées et mesurées : le modèle est trop simplificateur.Bonne réponse
    • C.C'est un écart entre performances souhaitées et mesurées : le système est refusé.
    • D.Ce n'est pas un écart, seulement une incertitude de mesure sans signification.

    Réponse : B — C'est un écart entre performances simulées et mesurées : le modèle est trop simplificateur.

    On compare ici la simulation au réel mesuré : c'est l'écart 2. Il signale que le modèle a négligé des phénomènes — typiquement les frottements, les jeux ou les pertes — ce qui le rend optimiste. La correction consiste à enrichir le modèle, pas à changer la conception. Pour parler d'écart 1 ou 3, il faudrait connaître la valeur exigée par le cahier des charges, qui n'est pas donnée.

12. Un moteur à courant continu est alimenté sous 24 V et absorbe un courant de 5 A. Son rendement est de 0,85. Quelle puissance mécanique fournit-il ?

    • A.141 W
    • B.120 W
    • C.102 WBonne réponse
    • D.20,4 W

    Réponse : C — 102 W

    Deux étapes. D'abord la puissance électrique absorbée : P = U × I = 24 × 5 = 120 W. Ensuite la puissance mécanique utile : P utile = η × P absorbée = 0,85 × 120 = 102 W. Le distracteur 120 W est la puissance absorbée (on a oublié le rendement) ; 141 W vient d'une division par 0,85 au lieu d'une multiplication, et donnerait une puissance de sortie supérieure à l'entrée, ce qui est impossible.