LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable...
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GJCLESASSERVISSEMENT
S
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Introduction
GJC
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IntroductionSystèmes de commande
Système SVariable d’entrée Variable de sortie
Perturbations
Un système est un assemblage d'éléments qui doit exécuter une fonctiondéterminée. Si il est asservi il est contraint d'exécuter les tâches relatives à sa fonctionet pas d'autres. Dès sa conception, par sa réalisation, un système contientsa spécificité.
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Structure en boucle ouverte
Variateur
En boucle ouverte, on ne vérifie pas la valeur de la grandeur commandée.Pour une même valeur de consigne à l'entrée on peut obtenir des valeursdifférentes pour la sortie en fonctions des sources de perturbations.Ce type de commande est peu précis sauf si on utilise des actionneurs spécifiques comme un moteur pas à pas.
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Structure en boucle ouverte
Schéma de principe
Préactionneur
Variateur
Actionneur
Moteur
Processus
Ventilateur
Entrée Sortie
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Structure en boucle fermée
En boucle fermée, on rajoute à la chaîne d'action directe une chaîne de retour (réaction) permettant de contrôler l'effet de la commande.Si la sortie sous l'effet d'une perturbation s'écarte de la valeur désirée, le système en sera averti et ramènera la sortie à la valeur correcte.
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Structure en boucle fermée
Schéma de principe
Chaîne de retour
Entrée SortieChaîne directe+ -
Grandeur decommande
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Structure en boucle fermée
Schéma fonctionnel
Retour
e S Procéssus+ -
S = e-u
Actionneur
u
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Types de fonctionnement en boucle fermée
Fonctionnement en régulateur.L'entrée a une valeur constante qui est la consigne; on veut que
la sortie se maintienne aussi près que possible d'une valeur fixe qu'ellesque soient les variations des perturbations.Variations dans une plage définie lors de la conception du système.
Fonctionnement en asservissement.La sortie devra suivre le mieux possible les variations de l'entrée.
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Influence des perturbations
Dans l'exemple du radar le vent est un élément perturbateur qui en agissant sur l'antenne exerce un couple (moteur ou résistant) sur l'arbre.On peut faire apparaître cette perturbation sur le schéma fonctionnel dela façon suivante.
= Uo - U
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Commandes continues et échantillonnées
Les commandes continues n'utilisent que des grandeurs analogiques Pour contrôler les systèmes. Les commandes échantillonnées utilisent des informations prélevées périodiquement sur la partie opérative.
générateur de trajectoires
électronique de régulation
Variateurde v itesse
Génératrice tachy métrique
Réducteur + v is/écrou + Table
CAN
CNA
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MoteurPas à Pas
Consignenumérique
Cartes de sorties
tout ou rien
IntroductionStructure des systèmes de commande
Asservissement en position d’un mobile par moteur PAS à PAS
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Asservissement en position d’un mobile par moteur PAS à PAS
Positiondésirée
Asservissement de position en boucle ouverte
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Asservissement en position d’un mobile par moteur CC ou AUTOSYNCHRONE
Sortie
Analogique
- 10 V à + 10 V
CODEUR
INCREMENTAL
VARIATEUR
Carte
d'axe
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Asservissement en position d’un mobile par moteur CC ou AUTOSYNCHRONE
Asservissement de position en boucle fermée
Variateur de v itesse
Adaptateur
BOUCLE DE POSITION
BOUCLE DE VITESSECARTE D'AXEEcart
Capteur de position
Capteur de v itesse
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IntroductionStructure des systèmes de commande
Asservissement en position d’un mobile par moteur CC ou AUTOSYNCHRONE
Variateur de vitesse
VARIATEUR
Module régulation de v itesse
Capteur de v itesse
Tension d'entrée Modulecommande de courant
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Analyse des systèmes
GJC
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de vitesse
=e-u
Le système est au repos, on envoie une consigne de vitesse constante pourobtenir une vitesse en sortie. On dit que l'on soumet le système à un échelon de vitesse. A l'instant initial S (t) = e (t) l'écart est maximum, amplifié il est convertien une tension de commande puis en courant et enfin en couple moteur.Le moteur démarre.
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=e-u
L'inertie est élevée, l'accélération est faible.La vitesse augmente doucement et se rapproche de la consigne
1er CAS
Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de vitesse
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=e-u
La vitesse n'atteint jamais la consigne, l'écart en régime permanent estappelé erreur statique.
1er CAS
es >0
Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de vitesse
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=e-u
Cet écart est fonctionnel et inévitable si il devient nul la consigne de l'ampli étant nulle le moteur ne pourra pas fournir de couple.L'écart ne peut pas être annulé mais peut être réduit autant que le permet la technologie, on va maximiser le gain de la chaîne de commande pourqu'un très faible signal d'écart puisse fournir le couple nécessaire à l'entretien de la rotation du moteur.Mais au moment du démarrage le couple fourni va être considérable et l'accélération induite très élevée.
1er CAS
Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de vitesse
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=e-u
L'accélération est importante, la vitesse augmente rapidement
2em CAS
Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de vitesse
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=e-u
La vitesse augmente trop vite et dépasse la consigne avant que le système ne réagisse. Après une série plus ou moins longue d'oscillations la vitesse tend vers une limite identique au cas précédent.
2em CAS
es >0
Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de vitesse
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=e-u
Une augmentation trop importante du gain présente deux inconvénients:
2em CAS
Un comportement oscillatoire qui peut être mal toléré par la mécanique il doit donc être évité.
Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de vitesse
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=e-u
Une augmentation trop importante du gain présente deux inconvénients:
2em CAS
Un sur couple au moment du démarrage qui conduit à sur dimensionnerle moteur pour qu'il puisse assurer le démarrage. Pour supprimer cet inconvénient, on limite le courant (dont le couple) de démarrage par un dispositif de saturation en courant dans le variateur de vitesse.
Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de vitesse
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
Le système est au repos, on envoie une consigne de position constante pour obtenir en sortie une position donnée. On dit que l'on soumet le système à un échelon de position.A l'instant initial S(t) = e (t) l'écart est maximum, le moteur est piloté et tourne: q (t) augmente. Au fur et à mesure que q (t) augmente, l'écart S(t) diminue comme dans le cas de l'asservissement de vitesse deux cas sont possibles.
=e-u
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
La vitesse est faible, l'évolution vers la position visée s'effectue lentement mais ici la position demandée est atteinte, car lorsque le moteur atteint la position correspondant à la consigne, il peut s'arrêter.
1er CAS =e-u
es = 0
L'écart statique est nul en régime permanent
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
La vitesse est grande le moteur dépasse la position visée, S (t) devient négatif. Le moteur s'arrête et repart en sens inverse, repasse la position visée, l'écart redevient positif. Après quelques oscillations, le système se positionne à la valeur visée.
2em CAS =e-u
es = 0
L'écart statique est nul en régime permanent
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
Dans les deux cas, si on est en régime permanent et que l'on déplace par un moyen quelconque l'arbre du moteur, alors le signal d'écart redevient non nul et le moteur est piloté. Il va se recaler sur la position visée.
=e-u
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
Si on observe les grandeurs mécaniques position, vitesse et accélération lors de la montée en réponse d'un asservissement de position on distinguetrois phases.
=e-u
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
=e-u
Au moment du démarrage S(t) est important, dés que la limitation decourant dans le variateur limite l'accélérationà une valeur MAX , la vitesse et l'anglede rotation augmentent linéairement.
g
Démarrage
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
=e-u
La vitesse atteint une valeur limite V MAX Quand le couple moteur est égal au couple Résistant.L'angle augmente linéairement.
Régime établi
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
=e-u
DANS CES DEUX PREMIERES PHASESL’ASSERVISSEMENT EST INOPERANT
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
=e-u
L'écart S (t) est devenu suffisamment petit Pour ne plus faire saturer la chaîne de commande de l'asservissement. L'asservissement est alors opérant. L'accélération s'inverse, la vitesse diminue et tend vers zéro la position tend vers la consigne jusqu'à l'atteindre.
Mise en position
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Analyse des systèmesFonctionnement de l’asservissement de position
=e-u
Position atteinte
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Précision
Elle est définie principalement par deux grandeurs:
écart statiqueSoumis à une consigne, le système répond et quand le régime permanentest atteint on compare la consigne et la réponse.Un système est précis si la sortie suit l'entrée en toutes circonstances avec un écart le plus réduit possible.
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Précision
Elle est définie principalement par deux grandeurs:
écart statiquees >0
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Précision
Elle est définie principalement par deux grandeurs:écart statiqueécart dynamiqueLe système est cette fois soumis à une entrée d'amplitude variable sous forme d'une droite e(t) = a t . C'est une consigne en rampe. On mesure toujours l'écart en régime permanent, c'est ce que l'on appelle l'erreur de traînage dans un asservissement de position.
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Précision
Elle est définie principalement par deux grandeurs:écart statiqueécart dynamique
ev
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Rapidité
C'est une performance dynamique, un système à une rapidité satisfaisantesi il se stabilise à son niveau constant en un temps jugé satisfaisant.
On caractérise la rapidité à travers le temps d’établissement à x %
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Rapidité
C'est une performance dynamique, un système à une rapidité satisfaisantesi il se stabilise à son niveau constant en un temps jugé satisfaisant.
t = temps d’établissement à 5%
t
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Amortissement
Un bon amortissement est une capacité d'un système à ne pas présenter de dépassement important. Cela signifie deux choses :
1) le premier pic de la réponse ne doit pas excéder une certaine valeur D < 10% de la consigne,
2) le nombre d'oscillations avant la stabilisation devra être faible.
Il existe 4 cas typiques:
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Amortissement
Réponse pas amortie
D
- dépassement D trop important,- temps de réponse trop grand,- oscillations mécaniques dangereuses.
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Amortissement
Réponse correctement amortie
- le dépassement est faible,- le temps de réponse est petit,- il n'y à pas d'oscillations.
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Amortissement
Réponse correctement amortie
- le dépassement n'existe plus,- le temps de réponse est un peu plus long,- pas d'oscillations.
![Page 46: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/46.jpg)
Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Amortissement
Réponse correctement amortie
- pas de dépassement,- temps de réponse élevé (système lent),- pas d'oscillations.
![Page 47: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/47.jpg)
Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Stabilité
C'est la plus importante car un système instable est inutilisable, pour une entrée de référence constante la sortie doit tendre vers une constante.
Système stable
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Stabilité
C'est la plus importante car un système instable est inutilisable, pour une entrée de référence constante la sortie doit tendre vers une constante.
Système instable
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Analyse des systèmesPerformances de systèmes asservis
Coût
Il doit être le plus faible possible dans le cadre défini par le cahier des charges, mais des performances élevées entraînent obligatoirement un coût important.
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Analyse des systèmesNotion de correcteurs
Coût
Il doit être le plus faible possible dans le cadre défini par le cahier des charges, mais des performances élevées entraînent obligatoirement un coût important.
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La commande d’axe
GJC
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La commande d’axe
Elle est réalisée par une carte d'axe « mono ou multiaxes ».La carte à son propre processeur et possède des entrées / sorties qui lui permettent de gérer le déplacement. Implantée dans le rack elle est considérée par l' UC comme une carte normale et échange des informations au rythme du cycle A.P.I. Implantée hors de l’A.P.I. elle échange des informations avec des entréessorties T.O.R ou par une liaison série via un coupleur A.P.I.
Introduction
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La commande d’axe
M
côdeur incrémentalou règle incrémentale
génératricetachy métrique
Structure d’un asservissement de position par carte d’axe
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La commande d’axe
Notion de position
Une origine
Une position
Un sens
Une vitesse
Butée logicielle inf érieure
Butée logiciellesupérieure
sens +
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La commande d’axe
Mise en œuvre matérielle
Carte d’axe
variateur
moteur
bornier
câbles
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La commande d’axe
Utilisation
Quelle que soit son type, l'utilisation d'une carte d'axe nécessite quatre étapes.
Paramètragede
l’axe
Paramètragedu
mouvement
Descriptiondes
trajectoires
Gestionde
l’axe
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La commande d’axe
Utilisation
Paramétrage de l’axe
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La commande d’axe
Utilisation
Paramétrage de l’unité et de la mémoire
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La commande d’axe
Utilisation
Paramétrage de la machine
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Paramétrage de la machine
La commande d’axe
Utilisation
![Page 61: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/61.jpg)
Paramétrage de la machine
La commande d’axe
Utilisation
![Page 62: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/62.jpg)
Paramétrage de la machine
La commande d’axe
Utilisation
![Page 63: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/63.jpg)
Paramétrage de la machine
La commande d’axe
Utilisation
![Page 64: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/64.jpg)
Paramétrage de la machine
La commande d’axe
Utilisation
![Page 65: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/65.jpg)
La commande d’axe
Utilisation
Paramétrage du mouvement
![Page 66: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/66.jpg)
Paramétrage du mouvement
La commande d’axeUtilisation
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Paramétrage du mouvement
La commande d’axe
Utilisation
![Page 68: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/68.jpg)
La commande d’axe
Utilisation
Paramétrage du mouvement
![Page 69: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/69.jpg)
La commande d’axe
Utilisation
Description des trajectoires
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La commande d’axe
Utilisation
Description des trajectoires
![Page 71: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/71.jpg)
La commande d’axe
Utilisation
Gestion des trajectoires
Elle est réalisée par le programme séquentiel contenu dans la mémoire programme de l’automate programmable.
![Page 72: LES ASSERVISSEMENTS. Introduction Introduction Systèmes de commande Système S Variable d’entréeVariable de sortie Perturbations Un système est un assemblage.](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103015/551d9ddc497959293b8e8c7d/html5/thumbnails/72.jpg)
La commande d’axePour gérer l'axe l'utilisateur insère dans son programme des expressions combinatoiresutilisant des boites fonctionnelles dédiées. Ces boites sont au nombre de douze: - modification du mode de marche CHGMODE - visualisation du mode de marche MODE - pilotage d'un axe en manuel à vue MANUAX - lancement d'une trajectoire START-T - arrêt d'une trajectoire QUIT-T - exécution d'une trajectoire en bloc/bloc BL-BL - programmation des sécurités SECURIT - gestion des défauts ALARM - modification des vitesses ADJUST - validation des commandes terminal OKTERM - visualisation de la trajectoire TRAJ - visualisation dynamique de la trajectoire COURSE
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Fin