Programme SI en PTSI

La PTSI est la première année de la prépa. Les sciences de l’ingénieur y occupent 8h30 par semaine entre cours, travaux dirigés et travaux pratiques, ce qui en fait la matière la plus lourde de la filière. Le programme officiel est bâti autour de sept compétences (analyser, modéliser, résoudre, expérimenter, communiquer, concevoir et réaliser) réparties sur l’année. Le premier semestre pose les fondations pendant que le second approfondit et ouvre vers l’automatique et la mécanique appliquée. La matière est travaillée avec le langage de modélisation SysML.

Semestre 1 : les fondations de la démarche de l’ingénieur

• Ingénierie système et analyse fonctionnelle : décrire un besoin, traduire un cahier des charges en exigences puis prendre en compte l’impact environnemental et l’analyse du cycle de vie. Représenter un système en diagrammes SysML et décrire ses chaînes fonctionnelles, la chaîne d’information et la chaîne de puissance.
• Automatique : identifier la structure d’un système asservi (consigne, capteur, chaîne directe et de retour, correcteur, perturbation), modéliser un système linéaire continu par sa fonction de transfert, découvrir la transformée de Laplace puis manipuler les schéma-blocs et les signaux d’entrée types comme l’échelon ou la rampe.
• Mécanique et cinématique : étudier les liaisons entre solides, les degrés de liberté et le schéma cinématique. Décrire le mouvement d’un solide par sa trajectoire, sa vitesse et son accélération puis établir une loi entrée-sortie par fermeture géométrique.
• Électricité et résolution : appliquer les lois de Kirchhoff et le théorème de superposition pour déterminer les grandeurs d’un circuit, et calculer la réponse temporelle d’un système du premier et du second ordre soumis à un échelon.
• Informatique et travaux pratiques : analyser un algorithme, ses variables, ses boucles et ses tests en lien avec l’informatique du tronc commun. Mettre en œuvre un système réel en suivant un protocole et en régler les paramètres.

Semestre 2 : approfondir et relier les domaines

• Analyse et communication technique : isoler un système, définir sa frontière puis identifier les flux de matière, d’énergie et d’information. Détailler la chaîne d’information avec ses capteurs et ses cartes programmables, aborder les réseaux de communication (trame, protocole, adressage), les systèmes séquentiels décrits par diagramme d’états puis la cotation GPS et les ajustements.
• Automatique et performances : à partir de la réponse fréquentielle et du diagramme de Bode, évaluer un système asservi sur sa stabilité (marges, dépassement), sa précision (erreur statique, erreur de trainage) et sa rapidité (temps de réponse à 5%, bande passante).
• Mécanique et statique : modéliser les actions mécaniques par des torseurs, tenir compte des frottements de Coulomb, simplifier un mécanisme en liaisons équivalentes puis aborder l’hyperstatisme et l’isostatisme. Appliquer le principe fondamental de la statique et étudier les transmetteurs de puissance (engrenages, trains épicycloïdaux, vis-écrou, poulies-courroie) avec leurs lois entrée-sortie cinématiques.
• Conception 3D et conversion d’énergie : intégrer une pièce dans un assemblage à l’aide d’un modeleur volumique 3D puis modéliser les convertisseurs statiques d’énergie que sont le hacheur, l’onduleur et le redresseur.
• Expérimentation et fabrication : choisir un protocole et des réglages, identifier les erreurs de mesure comme l’incertitude ou la résolution puis rechercher, trier et synthétiser les informations d’un dossier technique. Découvrir les procédés de fabrication des pièces plastiques et composites.

Ce qui attend l’élève en deuxième année

• Semestres 3 et 4 en PT : la conception détaillée et le dimensionnement des solutions techniques, la réalisation de prototypes, la modélisation avancée avec les correcteurs numériques et les machines électriques puis les premières approches d’intelligence artificielle appliquées aux systèmes.