Programme des classes préparatoires aux Grandes Ecoles
Voie : Physique, chimie et sciences de l’ingénieur (PCSI) - Physique et sciences de l’ingénieur (PSI)
Discipline : Sciences industrielles de l’ingénieur
©️ Ministère de l’enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation, 2021

Compétences générales	Compétences	Compétences développées		Connaissances		Semestre	Commentaires
Analyser	Définir les frontières de l’analyse		Isoler un système et justifier l’isolement.		Frontière de l’étude. Milieu extérieur.
			Définir les éléments influents du milieu extérieur.
			Identifier la nature des flux échangés traversant la frontière d’étude.		Flux de matière, d’énergie et d’information (définition, nature et codage).
	Analyser l’organisation fonctionnelle et structurelle		Caractériser un constituant de la chaine d’information.		Capteurs : – fonctions ; – nature des grandeurs physiques d’entrées et de sorties ; – nature du signal et support de l’information.
			Interpréter tout ou partie de l’évolution temporelle d’un système séquentiel.		Diagramme d’états. État, transition, événement, condition de garde, activité et action.		La connaissance de la syntaxe d’un langage d’Ingénierie Système n’est pas exigible. La structure des diagrammes d’Ingénierie Système (SysML) est fournie. Ils peuvent être proposés à lire ou à compléter. L’évolution temporelle des états et des variables d’un diagramme d’états est représentée sous la forme d’un chronogramme.
Modéliser	Proposer un modèle de connaissance et de comportement		Établir un modèle de comportement à partir d'une réponse temporelle ou fréquentielle.		Premier ordre, deuxième ordre, dérivateur, intégrateur, gain et retard. Paramètres caractéristiques. Allures des réponses indicielle et fréquentielle. Diagramme de Bode.
			Modéliser la cinématique d'un ensemble de solides.		Vecteur position. Mouvements simple (translation et rotation) et composé. Trajectoire d'un point. Définition du vecteur vitesse et du vecteur taux de rotation. Définition du vecteur accélération. Composition des mouvements. Définition du contact ponctuel entre deux solides (roulement et glissement). Torseur cinématique (champ des vecteurs vitesse).
			Modéliser une action mécanique.		Modèle local (densités linéique, surfacique et volumique d'effort). Actions à distance et de contact. Modèle global. Passage d’un modèle local au modèle global. Frottements sec (lois de Coulomb) et visqueux. Torseur des actions mécaniques transmissibles. Torseur d’une action mécanique extérieure. Torseurs couple et glisseur.
			Simplifier un modèle de mécanisme.		Associations de liaisons en série et en parallèle. Liaisons équivalentes (approches cinématique et statique). Conditions et limites de la modélisation plane.
			Décrire le comportement d'un système séquentiel.		Diagramme d'états.		La description graphique permet de s’affranchir d’un langage de programmation spécifique.
	Valider un modèle		Vérifier la cohérence du modèle choisi en confrontant les résultats analytiques et/ou numériques aux résultats expérimentaux.		Critères de performances.
Résoudre	Proposer une démarche de résolution		Proposer une démarche permettant d'évaluer les performances des systèmes asservis.		Critères du cahier des charges : – stabilité (marges de stabilité, amortissement et dépassement relatif) ; – précision (erreur/écart statique et erreur de trainage) ; – rapidité (temps de réponse à 5 %, bande passante et retard de trainage).
	Mettre en oeuvre une démarche de résolution analytique		Déterminer la réponse fréquentielle.		Allures des diagrammes réel et asymptotique de Bode.
			Déterminer les performances d'un système asservi.		Stabilité d'un système asservi : – définition ; – amortissement ; – position des pôles dans le plan complexe ; – marges de stabilité. Rapidité d'un système : r – temps de réponse à 5 % ; – bande passante. Précision d'un système asservi : – théorème de la valeur finale ; – écart/erreur statique (consigne ou perturbation) ; – erreur de trainage vis-à-vis de la consigne ; – lien entre la classe de la fonction de transfert en boucle ouverte et l’écart statique.		Les critères de Routh et de Nyquist, ainsi que les diagrammes de Black-Nichols et de Nyquist, ne sont pas au programme.
			Déterminer les relations entre les grandeurs géométriques ou cinématiques.		Loi entrée-sortie géométrique. Loi entrée-sortie cinématique. Transmetteurs de puissance (vis-écrou, roue et vis sans fin, trains d’engrenages simples, trains épicycloïdaux, pignon-crémaillère et poulies-courroie).
			Déterminer les actions mécaniques en statique.		Référentiel galiléen. Principe fondamental de la statique. Principe des actions réciproques.
Expérimenter	Mettre en oeuvre un système		Identifier les grandeurs physiques d’effort et de flux.
	Proposer et justifier un protocole expérimental		Choisir les configurations matérielles et logicielles du système en fonction de l'objectif visé par l'expérimentation.
			Choisir les réglages du système en fonction de l'objectif visé par l'expérimentation.
			Choisir la grandeur physique à mesurer ou justifier son choix.
			Choisir les entrées à imposer et les sorties pour identifier un modèle de comportement.
	Mettre en oeuvre un protocole expérimental		Identifier les erreurs de mesure.		Incertitudes, résolution, quantification, échantillonnage, justesse, fidélité, linéarité et sensibilité.		L'incertitude renvoie à la technologie des appareils de mesure et des capteurs. Il n'est pas souhaité de longs développements théoriques et calculs associés.
			Identifier les erreurs de méthode.
Communiquer	Rechercher et traiter des informations		Rechercher des informations.		Outils de recherche. Mots-clefs.
			Distinguer les différents types de documents et de données en fonction de leurs usages.
			Vérifier la pertinence des informations (obtention, véracité, fiabilité et précision de l'information).
			Extraire les informations utiles d’un dossier technique.
			Trier les informations selon des critères.
			Effectuer une synthèse des informations disponibles dans un dossier technique.
	Produire et échanger de l’information		Choisir un outil de communication adapté à l’interlocuteur.
			Faire preuve d’écoute et confronter des points de vue.
			Présenter les étapes de son travail.
			Présenter de manière argumentée une synthèse des résultats.

Les liens avec l’enseignement d’informatique du tronc commun sont identifiés par le symbole .