Qbo STEM présente le livre écrit par Romeo Ceccato : MMC – Mesures Monitorage Contrôle.
Ceci est un texte conçu pour la vulgarisation scientifique à caractère didactique. Il aborde des sujets tels que la sensorique végétale et animale comme point de départ pour ensuite se développer dans le domaine des processus de mesure, de surveillance et de contrôle, couvrant divers contextes tels que l’informatique, la physique et la médecine. Il traite également de sujets de cybernétique et d’intelligence artificielle, avec une attention particulière à la conceptualisation mathématique fondamentale inhérente à ce contexte.
Un livre écrit avec la passion de celui qui, depuis son jeune âge, a utilisé le moteur de la curiosité pour parcourir les chemins que la vie lui a offerts, afin de tenter de comprendre, autant que possible, le jeu des dynamiques qui gouvernent les événements. Un livre dans lequel ont été rassemblés, comme des dons universels, certains des plus beaux fruits du travail de brillants esprits. Un livre pour tous ceux qui, à divers titres, peuvent être attirés par des sujets scientifiques, mais qui peut être particulièrement indiqué comme point de référence pour les étudiants qui s’engagent dans des études de nouvelles professions impliquant une approche multidisciplinaire et multifonctionnelle, comme sous-entendu par l’acronyme STEM (science, technology, engineering and mathematics).
Index général
Introduction……………………………………………………………………………………………… 9
Appareils sensoriels………………………………………………………………………………… 19
L’Appareil Visuel…………………………………………………………………………………23
L’Appareil Auditif……………………………………………………………………………….26
L’appareil tactile………………………………………………………………………………….30
Sensations thermiques……………………………………………………………………..32
Sensations de pression……………………………………………………………………..34
L’appareil sensoriel de l’odorat……………………………………………………………… 38
L’appareil sensoriel du goût………………………………………………………………….41
La perception…………………………………………………………………………………………..45
Les noms des couleurs………………………………………………………………………….50
La perception visuelle………………………………………………………………………….56
La perception de la température…………………………………………………………….58
La perception des sons et des bruits……………………………………………………….59
Les discrets et les quantificateurs……………………………………………………………….65
Standardisations………………………………………………………………………………………77
Les constantes universelles…………………………………………………………………..82
Les constantes mathématiques…………………………………………………………..82
La constante de Planck………………………………………………………………………… 86
La constante d’Avogadro……………………………………………………………….. 100
La constante de Faraday…………………………………………………………………103
La constante de Stefan-Boltzmann…………………………………………………..104
La constante de Wien……………………………………………………………………..109
Les constantes de masse…………………………………………………………………110
Les constantes électriques (et magnétiques)………………………………………113
La constante gravitationnelle…………………………………………………………..115
La constante de Hubble-Lemaître…………………………………………………….116
Le tableau des constantes fondamentales………………………………………………117
Les unités de mesure du S.I……………………………………………………………………..119
Table des grandeurs physiques dérivées………………………………………………..122
Les unités de mesure informatiques………………………………………………………….125
La quantité d’information…………………………………………………………………… 126
Métrique du logiciel………………………………………………………………………….. 128
NCNB (No Comment-No Blank)…………………………………………………….128
EXEC (Excecute Statement)…………………………………………………………..129
CLOC (Comment Lines Of Code)……………………………………………………129
CP (Comment Percentage)………………………………………………………………129
CC (Complessità Ciclomatica)……………………………………………………….. 129
FP (Function Point)………………………………………………………………………..129
3Intellect et outils…………………………………………………………………………………….133
Les “outils du métier”…………………………………………………………………………136
Les familles de nombres…………………………………………………………………137
Vecteurs et discrets………………………………………………………………………..143
Le domaine de travail………………………………………………………………………… 151
Les grandeurs analogiques………………………………………………………………151
Les instruments de mesure……………………………………………………………………… 157
Caractéristiques principales…………………………………………………………………157
Types d’instruments de mesure…………………………………………………………….158
Les instruments analogiques……………………………………………………………….160
Les échelles graduées…………………………………………………………………….162
Les instruments numériques……………………………………………………………….. 164
Le convertisseur ADC……………………………………………………………………168
La représentation numérique…………………………………………………………..171
La classe de précision des instruments………………………………………………….174
Homologation des instruments……………………………………………………………. 176
Processus de mesure……………………………………………………………………………….179
Quelques exemples pratiques………………………………………………………………182
Capteurs et transducteurs……………………………………………………………………….. 195
Les erreurs…………………………………………………………………………………………….205
Précision de la mesure……………………………………………………………………….. 207
Incertitude de la mesure……………………………………………………………………..208
La précision de la mesure…………………………………………………………………… 210
Le concept de surveillance………………………………………………………………………211
Un exemple de surveillance à des fins éducatives………………………………….216
Detector………………………………………………………………………………………. 218
Binary classifier……………………………………………………………………………. 227
Algorithme de classification……………………………………………………………230
Une définition “artificielle” d’algorithme de classification………………….232
Le logiciel nécessaire……………………………………………………………………..234
Le code du programme classificateur:………………………………………………236
Systèmes de contrôle………………………………………………………………………………245
Principes théoriques et pratiques…………………………………………………………. 246
Schémas à blocs…………………………………………………………………………………248
Les systèmes de contrôle en boucle ouverte………………………………………248
Les systèmes de contrôle en boucle fermée……………………………………….254
Un exemple classique: le dynamomètre………………………………………………..257
Un exemple de système contre-réactionné: les suspensions actives………….266
Les notions fondamentales………………………………………………………………………273
Notions trigonométriques……………………………………………………………………279
Aperçu sur le développement en série………………………………………………283
Les formules d’Euler………………………………………………………………………291
4Les incrémentaux (les dérivées)…………………………………………………………..294
Règle de la somme (linéarité):…………………………………………………………298
Règle du produit (ou de Leibniz):…………………………………………………….298
Règle du quotient:………………………………………………………………………….298
Règle de la fonction réciproque:………………………………………………………298
Règle de la fonction inverse:…………………………………………………………..299
Règle de la chaîne:…………………………………………………………………………299
Règle de la puissance:…………………………………………………………………….299
Les fonctions intégrales………………………………………………………………………300
Règle de la somme et de la différence………………………………………………302
Règle du produit scalaire (homogénéité)…………………………………………..302
Règle de la valeur absolue………………………………………………………………302
Règle de l’intégration par parties……………………………………………………..302
Règle de l’intégration par substitution………………………………………………303
Les Fonctions de Transfert……………………………………………………………………… 305
Les Transformées………………………………………………………………………………309
La série de Fourier………………………………………………………………………… 310
L’intégrale de Fourier……………………………………………………………………..311
La transformée de Fourier…………………………………………………………………..316
Analyse d’un signal……………………………………………………………………317
L’antitransformée de Fourier………………………………………………………….. 322
Propriétés de la transformée de Fourier…………………………………………….323
Simétrie conjuguée…………………………………………………………………….323
Dualité……………………………………………………………………………………..323
Linéarité…………………………………………………………………………………..324
Translation dans le domaine temporel………………………………………….324
Dérivation dans le domaine temporel…………………………………………..324
Intégration dans le domaine temporel…………………………………………..324
Translation dans le domaine des fréquences………………………………….324
Intégration par convolution…………………………………………………………325
Changement d’échelle………………………………………………………………..325
La transformée de Laplace…………………………………………………………………. 326
L’antitransformée de Laplace…………………………………………………………..329
Théorèmes sur les transformées de Laplace………………………………………329
Théorème de la valeur initiale……………………………………………………..330
Théorème de la valeur finale……………………………………………………….331
Théorème de la linéarité……………………………………………………………..331
Théorème du produit intégral………………………………………………………331
Théorème de la dérivation…………………………………………………………. 332
Théorème de l’intégration…………………………………………………………..333
Théorème de la mise à l’échelle…………………………………………………..334
Théorème de la translation dans le temps……………………………………..335
5Les Tableaux………………………………………………………………………………… 337
Poles et Zéros………………………………………………………………………………..341
Le Cas de l’Impulsion (Delta de Dirac)………………………………………..344
Réponse à la fonction échelon…………………………………………………….348
Réponse en régime sinusoïdal……………………………………………………..350
Grafication à Diagramme………………………………………………………………………..353
Le circuit RLC…………………………………………………………………………………..354
Le Lieu des Racines…………………………………………………………………………..358
Condition de sur-amortissement………………………………………………………360
Condition critique………………………………………………………………………….361
Condition de sous-amortissement…………………………………………………….361
Le critère de Routh……………………………………………………………………………. 362
Le diagramme de Nyquist…………………………………………………………………..363
Les diagrammes de Bode……………………………………………………………………365
Les diagrammes de Nichols………………………………………………………………..373
Le circuit RC…………………………………………………………………………………….375
Circuits dérivateurs, intégrateurs et autres…………………………………………………381
Circuit intégrateur………………………………………………………………………………385
Le circuit dérivateur………………………………………………………………………….. 391
Circuits passe-bande…………………………………………………………………………..395
Circuits d’échantillonnage………………………………………………………………….. 399
Circuits comparateurs…………………………………………………………………………406
Exemple didactique de MMC………………………………………………………………….409
Contrôles de type PWM…………………………………………………………………………. 415
La génération du “Duty cycle”……………………………………………………………. 415
Section de contrôle TTL……………………………………………………………………..417
Section inversion de marche………………………………………………………………..418
Mini shield PWM………………………………………………………………………………420
Commande pour servomoteur……………………………………………………………..421
Contrôles PID………………………………………………………………………………………..427
Un exemple théorique: le régulateur de vitesse………………………………………436
PID avec PLC…………………………………………………………………………………… 440
Contrôles MPC………………………………………………………………………………………449
Un simple exemple SISO:…………………………………………………………………..455
La Z-Transformation……………………………………………………………………………… 463
Équations aux différences……………………………………………………………………464
Propriétés des Z-Transformées………………………………………………………..467
Propriété de linéarité………………………………………………………………….467
Propriété de translation temporelle………………………………………………467
Propriété de translation en fréquence……………………………………………467
Propriété de différenciation complexe………………………………………….467
Propriété de convolution…………………………………………………………….468
6Théorème de la valeur initiale……………………………………………………..468
Théorème de la valeur finale……………………………………………………….468
Partie réelle et partie imaginaire………………………………………………….468
La Z-Antitransformée…………………………………………………………………………469
Fonctions remarquables des Z-Transformées…………………………………………471
Fonction……………………………………………………………………………………………471
Z-Transformée………………………………………………………………………………….. 471
Arrivée en altitude………………………………………………………………………………….473
Suggestions de lectures supplémentaires…………………………………………………..475
Robotics in educations Q.bo coding for STEM……………………………………..475
Open Source: intelligenza e libertà………………………………………………………476
Le poesie dello Stregatto…………………………………………………………………….477
Petali di poesie…………………………………………………………………………………..478