Partie B - Comportement informationnel et asservi… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - EE 2025

Partie B: quel dispositif permet d’améliorer la production d’énergie ?

Pour optimiser la production de l’éolienne, celle-ci doit être orientée en permanence face au vent. Une mesure de la direction du vent est effectuée à l’aide d’une girouette située à l’arrière de la nacelle. Le but de cette étude est d’analyser le dispositif d’asservissement afin d’orienter la nacelle face au vent.

DTS1: constitution de l’éolienne

DTS2: boucle d’asservissement de l’orientation de la nacelle

Données et loi de commande

L’écart d’angle admissible est $\theta_a = \pm 12^\circ$, la vitesse de rotation de la nacelle est de $0{,}5^\circ\cdot\text{s}^{-1}$.

Pour réaligner la nacelle dans la direction de la girouette, la loi de commande implantée dans le bloc de correction est donnée ci-dessous:

si $\theta_g - \theta_n > \theta_a$ alors le moteur sera commandé dans le sens horaire (sens +);

si $\theta_g - \theta_n < -\theta_a$ alors le moteur sera commandé dans le sens anti-horaire (sens -);

si $\theta_g - \theta_n = 0$ alors le moteur est arrêté.

Des mesures ont permis de relever respectivement les angles $\theta_n = 15^\circ$ et $\theta_g = 28^\circ$.

Question B.1

Calculer l’écart $\theta_g - \theta_n$ pour ces valeurs.

Question B.2

Justifier qu’il est nécessaire de commander la nacelle en rotation.

Calculer le temps nécessaire pour remettre la nacelle face au vent.

Question B.3

Compléter le diagramme d’état permettant de piloter le sens de rotation du moteur de positionnement de la nacelle (document DRS4).

DRS4: diagramme d’état de commande du sens de rotation moteur

Un modèle de simulation a permis de relever l’allure de l’écart d’angles $\theta_g - \theta_n$ permettant la commande du moteur dans les deux sens de rotation.

Questions B.4 et B.5

Question B.4: Reporter sur le graphique du document DRS5, les valeurs de l’angle admissible $\theta_a = \pm 12^\circ$.

Question B.5: Tracer l’allure du graphe de commande du moteur de rotation sur le document DRS5.

DRS5: courbes d’évolution de l’écart d’angle et commande moteur

Question B.6

Conclure sur l’intérêt de la mise en œuvre du dispositif d’asservissement d’orientation de la nacelle.