CCINP Modélisation PSI 2025Sujet et rapport du jury
- Électrochimie : courbes intensité-potentiel
- Électronique de puissance : hacheur réversible
- Machine à courant continu
- Traitement de mesures et incertitudes en Python
- Cinématique et statique du solide
- Asservissement : boucle de vitesse continue et numérique
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- Corrigé : pas encore disponible
Présentation du sujet
Le Mobilikit : modélisation d'un dispositif d'aide à la mobilité (batterie, vérin électrique, cinématique et commande de vitesse)Afficher ou masquer la section
Présentation du sujet
Le sujet porte sur la modélisation d'un système d'aide aux personnes à mobilité réduite, le Mobilikit, équipé d'un vérin électrique de levage. Il mobilise successivement l'électrochimie de la batterie, l'électronique de puissance de la commande du vérin, la mécanique du moteur et du mécanisme de levage, puis l'automatique pour la boucle de vitesse, avec un usage constant de Python pour le traitement de mesures.
- 1Partie I : Batterie du MobilikitÉtude de la chute de tension de la batterie lithium-ion et interprétation par les courbes intensité-potentiel.
- 2Partie II : Commande du vérinÉtude d'un hacheur réversible de type Full-Bridge pilotant le moteur du vérin.
- 3Partie III : Étude du moteur du vérin électriqueDétermination des paramètres du moteur à courant continu par régression linéaire sous Python et bilan de puissance.
- 4Partie IV : Commande du soulèvement du siège et du marchepiedModélisation cinématique reliant le déplacement du vérin à la hauteur du marchepied.
- 5Partie V : Validation des performances du vérinÉtude statique du mécanisme et validation de l'effort fourni par le vérin choisi.
- 6Partie VI : Modélisation de la vitesse de montée et de descenteÉtablissement du profil de vitesse de levage à partir du cahier des charges.
- 7Partie VII : Modélisation de la commande du système de levageComparaison des modélisations continue et numérique de la boucle de vitesse.
L'épreuve en chiffres
Moyenne 10,36 / 20 · écart-type 3,58 · 5 127 présents · où vous situez-vous ?Afficher ou masquer la section
L'épreuve en chiffres
- Moyenne
- 10,36/ 20
- Écart-type
- 3,58
- Présents
- 5 127
- Coefficient
- 9
- Durée
- 4 h
Votre note sur 20 à ce sujet, en conditions de concours.
Source : document officiel du concours, épreuve du 6 mai 2025. Notes publiées par le concours (après harmonisation le cas échéant). Courbe : estimation par une loi normale.
Ce qu'a observé le jury
5 erreurs relevéesConfusion entre capacité d'une pile et capacité d'un condensateur · Question de cours sur les courbes intensité-potentiel mal maîtrisée · Paraphrase du code Python au lieu d'une explication de méthodeAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
5 erreurs relevéesLa majorité des candidats a abordé le sujet dans sa totalité, avec une réussite variable selon les questions. Le jury signale que de nombreux points sont perdus pour des raisons méthodologiques récurrentes : justifications non fournies, applications numériques mal réalisées, unités absentes. La présentation des copies, parfois illisibles, est aussi pénalisée.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Confusion entre capacité d'une pile et capacité d'un condensateurQ1
En partie I, l'application numérique attendue sur la capacité de la batterie est souvent ratée par confusion avec la notion de capacité d'un condensateur.
« Beaucoup de confusions entre la capacité d’une pile et la capacité d’un condensateur. »
- 2Question de cours sur les courbes intensité-potentiel mal maîtriséeQ6
Le tracé des branches anodique et cathodique et le placement du point de fonctionnement, pourtant question de cours, ne sont pas acquis par de nombreux candidats.
« Question de cours particulièrement ratée (position des couples, tracé des branches anodique/cathodique, placement du point de fonctionnement ...) »
- 3Paraphrase du code Python au lieu d'une explication de méthodeQ14
Pour expliquer la méthode de Monte-Carlo utilisée dans le programme, les candidats se contentent souvent de reformuler le code sans expliquer le principe.
« une paraphrase d’un programme Python n’est pas une explication de la méthode. »
- 4Bilan de puissance confondu avec une simple listeQ18
Lister les puissances déjà données dans l'énoncé ne constitue pas un bilan de puissance : il faut établir des relations démontrées traduisant la conservation de l'énergie.
« qui plus est alors qu’elle est donnée dans l’énoncé, ne s’appelle pas « réaliser un bilan de puissance »
- 5Incertitudes mal présentéesQ16
Le nombre de chiffres significatifs gardés pour l'incertitude-type n'est pas cohérent avec celui de la mesure, et l'unité de l'incertitude est souvent omise.
« une incertitude-type doit être accompagnée d’une unité le cas échéant. »
Ce qui a été bien réussi
- Les questions de mécanique de la partie IV sur la fermeture géométrique et le mouvement du marchepied sont globalement bien traitées (Q21, Q23, Q24).
- La partie VI sur le profil de vitesse et le début de la partie VII sur la boucle de vitesse continue sont bien réalisés dans l'ensemble (Q29 à Q33).
Conseils du jury
- Traiter les parties dans l'ordre proposé par le sujet, car elles suivent une problématique commune et ne sont pas complètement indépendantes.
- Soigner la présentation : encadrer les résultats sans les surligner, utiliser un stylo foncé non effaçable, ne pas mélanger les réponses des différentes parties.
- Toujours fournir les applications numériques demandées avec les bonnes unités et un nombre de chiffres significatifs cohérent.
- S'entraîner à ce type d'épreuve de modélisation et travailler les ordres de grandeur.
Synthèse rédigée par WikiPrépa à partir du rapport officiel du jury (à télécharger en PDF). Les citations sont extraites du rapport.
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Lecture du sujet en ligne
L'énoncé complet, avec les formules et les figures, sans ouvrir le PDF.Afficher ou masquer la section
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MODÉLISATION ET INGÉNIERIE NUMÉRIQUE
RAPPEL DES CONSIGNES
- Utiliser uniquement un stylo noir ou bleu foncé non effaçable pour la rédaction de votre composition ; d'autres couleurs, excepté le vert, bleu clair ou turquoise, peuvent être utilisées, mais exclusivement pour les schémas et la mise en évidence des résultats.
- Ne pas utiliser de correcteur.
- Écrire le mot FIN à la fin de votre composition.
Introduction - Présentation du Mobilikit
.jpg)

La partie II présente le montage d'électronique de puissance permettant la commande du vérin électrique à la montée et à la descente du fauteuil.
La partie III propose une modélisation du vérin électrique.
La partie IV étudie la commande du soulèvement de la chaise et du marchepied.
La partie V permet de valider les performances du vérin.
La partie VI permet de modéliser la vitesse de montée et de descente.
La partie VII va permettre de modéliser la commande du système de levage.
Partie I - Batterie du Mobilikit
- la capacité correspondant à la charge électrique totale qu'elle peut débiter
C = 9, 0 A ⋅ h ; - la tension nominale
U = 25 V ; - l'énergie qu'elle est susceptible de délivrer
E = 225 W ⋅ h .

Partie II - Commande du vérin

| T1 | T2 | T3 | T4 | |
|
|
passant | bloqué | bloqué | passant |
|
|
bloqué | bloqué | passant | passant |
| T1 | T2 | T3 | T4 | |
|
|
bloqué | passant | passant | bloqué |
|
|
bloqué | bloqué | passant | passant |
Partie III - Étude du moteur du vérin électrique

- le rapport de réduction du réducteur est
r = 1/10 ; - le pas de la vis est
p = 3, 0 mm .


résistance interne
constante de couplage Phi
-
P_e puissance électrique d'entrée, -
P_s puissance mécanique de sortie, -
P_J puissance dissipée par effet joule dans l'induit, -
P_p la puissance dissipée par les pertes fer et par tous les frottements mécaniques, -
Γ_(em) le couple électromagnétique, -
Γ_p le couple de pertes, modélisant les pertes fer et toutes les pertes par frottement mécanique, -
Γ_u le couple utile, défini par la relationP_u = Γ_u Ω_1 .

.jpg)
Partie IV - Commande du soulèvement du siège et du marchepied
Cette partie vise à établir la relation entre la commande de translation du vérin et la hauteur de translation des pieds du siège et du marchepied, puis de valider les performances du vérin choisi.

- le corps
0(S_0) , de repère associéR_0(O, x_0^(→−), y_0^(→−), z_0^(→−)) considéré comme fixe, le pointO est situé au niveau du sol ; - le solide
1(S_1) constitué de la tige du vérin, de repère associéR_1(A, x_1^(→−), y_1^(→−), z_0^(→−)) , en mouvement de rotation par rapport au repère fixeR_0 d'axe (A, z_0^(→−) ), tel queOA^(→−) = h_0 y_0^(→−) ; - le solide
2(S_2) constitué du corps du vérin, de repère associéR_1(A, x_1^(→−), y_1^(→−), z_0^(→−)) , en mouvement de translation par rapport au repèreR_1 d'axex_1^(→−) , tel queAB^(→−) = λ(t)x_1^(→−) ; - le solide
3(S_3) de repère associéR_3(C, x_3^(→−), y_3^(→−), z_0^(→−)) , en mouvement de rotation par rapport au repère fixeR_0 d'axe (C, z_0^(→−) ), tel queAC^(→−) = C_x x_0^(→−) etBC^(→−) = − B_x x_3^(→−) ; - le solide
4(S_4) de repère associéR_4(D, x_4^(→−), y_4^(→−), z_0^(→−)) , en mouvement de rotation par rapport au repère fixeR_0 d'axe (D, z_0^(→−) ), tel queAD^(→−) = D_x x_0^(→−) − D_y y_0^(→−) etDE^(→−) = B_x x_3^(→−) ; - le solide
5(S_5) , marchepied, de repère associéR_5(E, x_0^(→−), y_0^(→−), z_0^(→−)) . SoitH un point du solide 5 , la composante selon la directiony_0^(→−) du vecteurOH^(→−) est notéeh . Pourλ = λ_0 , alorsh = 0 etθ_(03) = 0 .

Partie V - Validation des performances du vérin
Données :
- l'action de la pesanteur agissant sur l'ensemble
S est modélisée par un glisseur enG , tel que :
-
M_(tot) = 100 kg etCG^(→−) = 2/3CB^(→−) ; - l'action du vérin agissant sur le solide
S_3 est modélisée par un glisseur en B tel que :
-
AC^(→−) = C_x x_0^(→−) etBC^(→−) = − B_x x_3^(→−) avecC_x = 450 mm etB_x = 40 mm ; -
θ_(13) = θ_(03) − θ_(01) ; - pour le guidage du solide
S_3 par rapport au corpsS_0 , l'ensemble est modélisé par une liaison pivot d'axe (C, z_0^(→−) ), bloquant tous les mouvements hormis la rotation selon la directionz_0^(→−) . Cette liaison est supposée sans frottement.
Partie VI - Modélisation de la vitesse de montée et de descente
| Exigences | critères | niveau/flexibilité |
| 3.1 .1 | hauteur de levage |
|
| 3.1 .2 | temps de levage |
|
| 3.1 .3 | accélération maximale de levage |
|

Partie VII - Modélisation de la commande du système de levage
| Exigences | critères | niveau/flexibilité | ||
| 2.1 .1 |
|
|
||
| 2.1 .2 | erreur statique |
|
La structure retenue pour la boucle de vitesse est représentée figure 13.

Q32. Déterminer sous forme littérale et canonique la fonction de transfert en boucle fermée
Q33. Déterminer le gain statique
.jpg)
À chaque pas d'échantillonnage, le Bloqueur d'Ordre Zéro (BOZ) maintient la valeur de la tension
-
T_e la période d'échantillonnage;
− v(kT_e) = v_k la valeur de la vitesse dans le vérin à l'instantkT_e , correspondant à la valeur auk^(ième) échantillon; -
v((k + 1)T_e) la valeur de la vitesse dans le vérin à l'instant(k + 1)T_e , correspondant à la valeur au(k + 1)^(ième) échantillon; -
u(kT_e) = u_k la valeur de l'excitation à l'instantkT_e . Cette valeur est constante pendant toute la période d'échantillonnage grâce au BOZ.
Écrire les équations obtenues pour

Hypothèses:
- à l'instant initial,
v(kT_e = 0) = v_0 ; - un échelon d'excitation
v_(ref)(kT_e) = v_(cons)u(kT_e) avecu(kT_e) échelon unitaire numérique; - la solution
k ≥ 0 à une excitation en échelon de cette équation de récurrence est la somme : - du régime transitoire de la forme
K(− A_f)^k avecK une constante qui dépend de la condition initiale; - du régime permanent pour
k → ∞ obtenu, sous réserve de convergence, à partir de l'équation de récurrencev((k + 1)T_e) = v(kT_e) .

Q42. Ce système permet-il de satisfaire les exigences de positionnement de l'utilisateur?
ANNEXE 1
Programme Python
# -*- coding: utf-8 -*-
# Bibliothèques
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy.random as rd
# fonction régression linéaire de y en fonction de x, et sa documentation
def f(x,y,ux,uy,N):
a,b = np.polyfit(x,y,1)
asim = np.zeros(N); bsim = np.zeros(N)
for i in range(N):
xsim = x + rd.normal(0,ux)
ysim = y + rd.normal(0,uy)
asim[i],bsim[i] = np.polyfit(xsim,ysim,1)
ua = np.std(asim,ddof=1)
ub = np.std(bsim,ddof=1)
return (a,b,ua,ub)
"""
x et y sont les tableaux numpy d'entrée
ux et uy sont les incertitudes-types associées
a et b sont les résultats de la régression linéaire
a est la pente et b l'ordonnée à l'origine
ua et ub sont les incertitudes-types sur a et b
rd.normal(0,1) : nombre aléatoire tiré selon une loi gaussienne
centrée sur 0 et d'écart type 1
np.std(tab, ddof = 1) : écart type des éléments du tableau numpy tab
"""
# Constantes
U = 24 # tension moteur
pas = 3e-3 # pas de la vis
r = 1/10 # rapport de réduction du réducteur
# Données issues des mesures expérimentales
F_verin = np.array([0,100,250,420,500,625,750,875,1000]) # force
v = 1e-3*np.array([6.8,6.5,6.0,5.6,5.4,5.2,?,4.8,4.7]) # vitesse
I = np.array([0.14,0.3,0.46,0.6,0.67,0.76,?,0.86,0.88]) # courant
n = len(v)
uv = 0.1e-3*np.ones(n) # incertitude de 0.1 mm/s sur la vitesse
ul = 0.01*np.ones(n) # incertitude de 10 mA sur le courant
# Calcul de la vitesse angulaire du moteur w1
# et de l'incertitude associée uw1
mu = ?
w1 = mu*v
uw1 = mu*uv
# Calcul de R et Phi par régression linéaire, et des incertitudes uR et
uPhi
-> partie à compléter
print("résistance interne R=",R,"incertitude_u(R)=", uR)
print("constante de couplage Phi=",Phi,"incertitude u(Phi)=", uPhi )
# Tracé de omega en fonction de l et de la régression linéaire
plt.figure(1); plt.clf()
p|t.errorbar(l,w1,xerr = ul, yerr = uw1,capsize = 3, ecolor = 'black',\
elinewidth = 1, capthick = 1, fmt='none', label = 'Données', zorder
=3)
plt.xlabel("courant en A")
plt.ylabel("vitesse angulaire en rad/s")
plt.title("Régression linéaire")
plt.plot(l,a*l+b,linestyle="dotted")
# Bilan de puissance
Pe = ? ; Ps = ? ; Pj = ? ; Pp = ?
pIt.figure(2); pIt.cIf()
plt.title("Bilan de puissance", fontsize = 12)
plt.plot(F_verin,Pe, label = "Pe")
plt.plot(F_verin,Pp, label = "Pp")
plt.plot(F_verin,Pj, label = "Pj")
plt.plot(F_verin,Ps, label = "Ps")
plt.xlabel("Force en N", fontsize = 10)
plt.ylabel("Puissance en W", fontsize = 10 )
plt.legend()
ANNEXE 2
Transmission des incertitudes pour un produit ou un quotient
On définit
Les incertitudes sur
FIN
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de modélisation CCINP PSI 2025 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de modélisation CCINP PSI 2025 ?
Le sujet, centré sur un dispositif d'aide à la mobilité appelé Mobilikit, combine électrochimie des batteries, électronique de puissance, étude d'un moteur à courant continu, cinématique et statique du solide, traitement de mesures en Python et asservissement de vitesse.
Quelles erreurs le jury a-t-il le plus relevées sur ce sujet CCINP modélisation PSI 2025 ?
Le jury pointe des confusions de cours (capacité pile/condensateur, courbes intensité-potentiel), des paraphrases de code Python au lieu d'explications de méthode, un bilan de puissance réduit à une simple liste, et des incertitudes mal exprimées.
Le sujet de modélisation CCINP PSI 2025 est-il difficile ?
Le rapport ne donne pas d'appréciation globale de la difficulté, mais indique que la majorité des candidats a traité l'ensemble du sujet, avec des résultats contrastés selon les questions et de nombreux points perdus sur des points méthodologiques plutôt que sur le fond.
Faut-il traiter les parties dans l'ordre pour ce sujet de modélisation ?
Oui, le rapport recommande explicitement de traiter les parties dans l'ordre, car elles s'appuient sur une problématique commune et ne sont pas totalement indépendantes.
Pas de description pour le moment
