Commande Numérique En Force À Base De La Carte Fpga D’une Architecture De Télé-opération À Un Seul Degré De Liberté

Résumé: Ce travail de mémoire s’inscrit dans le cadre du développement technologique dans le domaine de la microélectronique. Des solutions numériques telles que les FPGA (Field Programmable Gate Array) peuvent être utilisées comme support pour l’implantation des algorithmes de commande. Ce sont des solutions matérielles ayant pour objectif de contrôler les systèmes de télé-opération en temps réel. C’est une nouvelle approche qui consiste en une amélioration des performances des schémas de contrôle des architectures de télé-opérations. La technologie des circuits logiques programmables FPGA est une alternative innovante par rapport aux processeurs de contrôle conventionnels comme les DSP et les micro-processeurs. C’est pour cette raison que les FPGA font l’objet de recherches actives. A cet effet, nous nous sommes tracés comme objectif de concevoir un circuit de contrôle, c'est-à-dire l’implantation sur cible FPGA une technique de contrôle en force. Cette technique est la plus utilisée pour la commande en force des architectures de télé opération. Il s’agit de la technique de contrôle par Modulation de Largeur d’Impulsion MLI. La première partie de ce document est dédiée à la présentation, d’une manière générale, des systèmes de télé-opérations ainsi que de leurs critères de performances. La deuxième partie est consacrée à la présentation des circuits FPGA et leurs architectures internes. Nous avons décrit les FPGA de la famille XILINX, car nous nous sommes intéressés précisément à la famille Vertex. Nous avons décrit et détaillé dans cette partie l’architecture externe de la carte FPGA de la famille vertex du coeur ML 501. Et à la fin de cette partie nous avons présenté le langage de description matériel VHDL utilisé pour la programmation de cette carte ainsi que son environnement de conception ISE. La troisième partie est consacrée à la présentation de système de télé-opération à retour de force à un seul degré de liberté, objet de notre étude. On a décrit tous les éléments qui constituent ce système, puis nous avons parlé de l’architecture de commande, il s’agit de l’architecture force - position. Dans cette architecture seulement, la position du dispositif maître (manette) est transmise à l’esclave. A l’inverse, le dispositif esclave (vérin) transmet uniquement l’effort qu’il applique sur la charge à soulever au poste maître (bloc de sensation), pour que l’opérateur puisse ressentir l’interaction d’effort entre le vérin et son environnement. Enfin, dans cette partie nous avons présenté la technique de contrôle en force la plus couramment utilisée pour la commande des architectures de télé-opération. Il s’agit de la technique de contrôle MLI. La quatrième partie est consacrée à la conception, simulation et analyse d’un circuit de commande dans l’environnement de programmation ISE (Integrated Software Environment). Nous avons décrit la stratégie de l’implémentation de la technique de contrôle MLI dans un support FPGA en utilisant le langage de description matériel VHDL. Puis, nous avons présenté les étapes de programmation et d’implantation de cette commande (circuit de commande) sur un support physique FPGA. Enfin, ce mémoire est achevé par une conclusion générale et quelques perspectives de recherches.

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