applications mécatroniques

La prothèse myoélectrique est un modèle d'application mécatronique. Elle utilise des signaux électromyographiques pour contrôler les mouvements. L'analyse de ces signaux électromyographiques (EMG) permet une rétroaction en temps réel et un contrôle précis. L'une des techniques utilisées est la modulation par enveloppe, où l'amplitude du signal EMG est modulée pour déterminer la force de la prothèse. Pour modéliser ce processus :\[ V_{emi} = \frac{1}{T_s} \times \bigg(\frac{1}{N} \times \bigg(\frac{\beta}{A_{max}}\bigg) \times \bigg(\frac{\beta}{A_{min}}\bigg)\bigg) \]Avec.

• \(\beta\): facteur de gain
• \(A_{max}\): amplitude maximale captée
• \(A_{min}\): amplitude minimale captée
• \(T_s\): temps d'échantillonnage

Dans le secteur automobile, l'application de la mécatronique s'étend aux systèmes de propulsion hybride, combinant moteurs électriques et à combustibles fossiles pour une meilleure efficacité énergétique. Un moteur hybride fonctionne sur le principe de l'équilibre énergétique entre les deux sources, modélisé par l'équation suivante : \[ P_{\text{total}} = P_{\text{électrique}} + P_{\text{thermique}} \] Où:

• P_{\text{total}} est la puissance totale délivrée au véhicule.
• P_{\text{électrique}} est la puissance générée par le moteur électrique.
• P_{\text{thermique}} est la puissance produite par le moteur thermique.

L'utilisation des applications mécatroniques dans les systèmes de contrôle des véhicules hybrides permet d'optimiser l'économie de carburant. Un modèle mathématique typique pour gérer cette optimisation combine le couple moteur thermique et électrique, présenté par l'équation suivante :\[ T_{\text{total}} = T_{\text{électrique}} + T_{\text{thermique}} - T_{\text{résistance}} \]Où :

• \(T_{\text{total}}\) est le couple total fourni au véhicule.
• \(T_{\text{électrique}}\) est le couple provenant du moteur électrique.
• \(T_{\text{thermique}}\) est le couple généré par le moteur à combustion.
• \(T_{\text{résistance}}\) représente les différentes forces de résistance, telles que le frottement.

En intégrant des techniques de contrôle avancées, l'ingénierie mécatronique utilise des algorithmes de rétroaction pour maintenir les performances optimales. Par exemple, en robotique, le contrôle basé sur le modèle prend en compte la dynamique du système, assurant un suivi précis de la trajectoire, exprimé par :\[ \mathbf{q}(t) = \mathbf{q}_d(t) + K_p (\mathbf{q}_d(t) - \mathbf{q}(t)) + K_d (\dot{\mathbf{q}}_d(t) - \dot{\mathbf{q}}(t)) \]Où :

• \(\mathbf{q}(t)\) est la position actuelle.
• \(\mathbf{q}_d(t)\) est la position désirée.
• \(K_p\) est le gain proportionnel du contrôleur.
• \(K_d\) est le gain dérivé.