Dissertations / Theses: 'Contrôle à mode glissant'

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Huber, Olivier. "Analyse et implémentation du contrôle par modes glissants en temps discret." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT042.

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Abstract:

Le contrôle par mode glissant est une technique d'automatique qui possède une longue histoire, la littérature remontant jusqu'au année 50. Son essence est la suivante : le contrôle est définit comme étant l'image d'une fonction discontinue de la variable de glissement, contraignant le système à évolué sur une variété, le système glisse alors dessus, d'où le nom. Cette variable de glissement est elle définie à partir de l'état du système. Les développements ont mené à la constitution d'une théorie bien établie à propos de cette technique, avec de nombreuses propriétés théoriques fort intéressante. Toutefois ceci ne porte que sur la version continue, c'est à dire quand le contrôle peut changer de valeur à chaque instant. En comparaison la version discrète du ce contrôleur est définie par le fait que la valeur du contrôle ne peut changer qu'à des instants isolés discrets. On a alors une fonction en escalier, constante sur la période d'échantillonnage. Cette situation est rencontrée par exemple lorsque le contrôleur est implémenté à l'aide d'un micro-contrôleur, ce qui est le cas dans nombre d'applications industrielles. Le principal problème avec le mode glissant est l'apparition d'un phénomène largement indésirable, le chattering (ou broutement) avec la version discrète du contrôleur, où même déjà en simulation. Dans ce dernier cas, nous appelons ceci du chattering numérique que nous attribuons à une mauvaise discrétisation du contrôle. L'approche développée ici se focalise sur ce point et est largement inspirée par les travaux effectués en mécanique non régulière, où ce type de comportement a aussi été observé lors de la simulation de système avec frottements et/où impacts. L'idée principale est de discretisé le contrôle de manière implicite et non explicite. Ceci permet d'éliminer le chattering numérique dans les cas simples (systèmes linéaires par exemple) où bien de le réduire grandement. Pour mener à bien l'analyse, des outils provenant de l'analyse convexe ainsi que des inégalités variationnelles en dimension finie sont utilisés. Le contrôleur proposé possède des propriétés intéressantes et proches de celles du temps continu. Ainsi on peut montrer que la variable de glissement est régie par une dynamique stable en temps finie, avec une fonction de Lyapunov. Le contrôle discret convergence vers celui du cas continu quand la période d'échantillonnage tends vers 0. Une atténuation d'éventuelles perturbations de type "matching" peut être établie. Ces travaux ont essentiellement portés sur le contrôle par mode glissant classique. L'algorithme dit twisting a pu être discrétisé avec la même technique et sa stabilité en temps finie grâce à une fonction de Lyapunov a pu être montrée. Ces propriétés ont été vérifiée en simulation, mais aussi de manière expérimentale. Ainsi des essais ont pu être menés sur deux banc d'essai: le premier est basé sur un système electropneumatique où à la fois le contrôle par mode glissant classique ainsi que le twisting ont pu être implémentés. L'objectif étant de suivre une trajectoire de référence. Le second système est un pendule inverse où le système doit être stabilisé à la position d'équilibre instable. Ici seul le contrôleur classique a été testé. L'analyse des données expérimentales a permis de mettre en lumière les performances supérieures des contrôleurs proposés par rapport à ceux classiquement usités. Les objectifs de contrôle sont mieux atteint et le chattering est grandement diminué Sliding Mode Control is a control technique with a long history, with research efforts dating back to the 50's. The basic idea is to define the control input as a discontinuous function of the sliding variable, which solely depends on the state, and to constraint the system to evolve on a manifold, hence the term sliding. Over the years a strong theory was build around this technique, but only in continuous time. In our context, this means that control input value can change value at any time. The discrete-time case is when the control input can only change at isolated time instants and the dynamical system on which the control is still a continuous-time process. The control input is therefore a step function. This case appears when the controller is digitally implemented, for instance with the help of a microcontroller. This kind of setup is nowadays ubiquitous in benchmarks and industrial applications. One of the main limitation of the applicability of sliding mode control is the chattering phenomenon that is witnessed when this control technique is applied in practice, but already in simulations. In contrast to previous approaches, we single out the chattering that is already witnessed in simulation, even with no disturbance and with perfect knowledge of the dynamics. This is called the numerical chattering and one of its distinct feature is the constant chattering, or high-frequency bang-bang behavior, of the control input. This naturally induces a chattering of the sliding variable. The claim that this type of chattering is usually predominant and that it is due to a bad discretization of the signum multifunction. The approach developed in this work was inspired by the research effort in the nonsmooth mechanical to properly simulate some systems like those with dry friction and/or unilateral constraints. The main point is to discretize the signum in an implicit fashion, that is its argument is the value of the sliding variable at the end of the next sampling period. With this change, the numerical chattering can be removed in the simplest cases, largely attenuated. The research effort was focused on classical sliding mode controller, rather than the higher order ones. The frameworks used to perform the analysis are convex analysis and variational inequalities. This discrete-time controller enjoys several interesting theoretical properties. First it is finite-time Lyapunov stable: the sliding variable goes to 0 in finite-time. The discrete-time control input converges to the continuous-time one as the sampling period goes to 0. The control action also attenuates the effect of matched perturbations. Also the increase of the gain of the controller does not affect the performances when the system is sliding. The twisting controller can be discretized in the same way and is also finite-time Lyapunov stable. This good theoretical properties have been verified in simulations, but also on experimental setups. Two tests were conducted: the first one on an electropneumatic system, where both the classical first-order sliding mode controller and the twisting algorithm were tested. The objective was to track a reference trajectory. The second one was an inverted pendulum on a cart with only the classical SMC. The goal was to stabilize the system at the unstable equilibrium. The analysis from the data collected during those experiments shows that the proposed controllers perform better than the their explicitly discretized versions. The performances are better and the chattering is effectively reduced

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Chovet, Camila. "Manipulation de la turbulence en utilisant le contrôle par mode glissant et le contrôle par apprentissage : de l'écoulement sur une marche descendante à une voiture réelle." Thesis, Valenciennes, 2018. http://www.theses.fr/2018VALE0016/document.

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Abstract:

Ce travail vise à faire une pré-évaluation des paramètres de contrôle en vue de réduire la traînée sur véhicule réel. Deux mécanismes d’actionnement différents (Murata micro-blower et couteau d’air) ont été caractérisés et comparés en vue de déterminer leurs qualités ainsi que leurs limites. Les micro-blowers ont pour but d’exciter la couche limite en vue de perturber directement les structures tourbillonnaires formées dans la couche de cisaillement. Le couteau d’air étudié, à surface arrondie, pourrait être considéré comme un dispositif actif de réduction de la traînée à effet Coanda équivalent au dispositif passif de type boat-tail. Différentes stratégies de contrôle en boucles ouverte et fermée sont examinées, telles que le soufflage continu, le forçage périodique, le contrôle du mode glissant (SMC) et le contrôle par apprentissage (MLC). La SMC est un algorithme robuste en boucle fermée permettant de suivre, d’atteindre et de maintenir une consigne prédéfinie; cette approche présente l’intérêt d’avoir une capacité d’adaptation prenant en compte les perturbations extérieures inconnues. Le contrôle par apprentissage est un contrôle sans modèle qui permet de définir des lois de contrôle efficaces qualifiées et optimisées via une fonction coût/objectif spécifique au problème donné. Une solution hybride entre MLC et SMC peut également fournir un contrôle adaptatif exploitant les mécanismes d’actionnement non linéaires les plus adaptés au problème. L’ensemble de ces techniques de contrôle ont été testées sur diverses applications expérimentales allant d’une simple configuration académique de marche descendante jusqu’à des géométries présentant une structure d’écoulement représentatives de véhicules réels. Pour la configuration de marche descendante, l’objectif était de réduire expérimentalement la zone de recirculation via une rangée de micro-jets et de l’estimer par des capteurs de pression. Les contrôles d’écoulement ont été réalisés par forçage périodique ainsi que par MLC. On démontre dans ce cas que la MLC peut surpasser le contrôle par forçage périodique. Pour la configuration sur corps épais (corps d’Ahmed), l’objectif était de réduire et/ou de maintenir la traînée aérodynamique via un couteau d’air placé sur la partie supérieure du hayon arrière et évalué par le biais d’une balance aérodynamique. Le soufflage continu et le forçage périodique ont été utilisés dans ce cas comme stratégies de contrôle en boucle ouverte permettant ainsi de faire une comparaison avec les algorithmes SMC et MLC. La pré-évaluation des paramètres de contrôle a permis d’obtenir des informations importantes en vue d’une réduction de la traînée sur un véhicule réel. Dans ce cadre, les premiers essais de caractérisation sur véhicules réels ont été réalisés sur piste et un dispositif d’actionnement ainsi qu’un protocole expérimental sont également présentés en perspective à ce travail The present work aims to pre-evaluate flow control parameters to reduce the drag in a real vehicle. Two different actuation mechanisms (Murata’s micro-blower, and air-knives) are characterized and compared to define their advantages and limitations. Murata micro-blowers energized the boundary layer to directly perturb the vortex structures formed in the shear layer region. The air-knife has a rounded surface, adjacent to the slit exit, that could be considered as an active boat-tail (Coanda effect) for drag reduction. Different open-loop and closed-loop control strategies are examined, such as continuous blowing, periodic forcing, sliding mode control (SMC) and machine learning control (MLC). SMC is a robust closed-loop algorithm to track, reach and maintain a predefined set-point; this approach has on-line adaptivity in changing conditions. Machine learning control is a model-free control that learns an effective control law that is judged and optimized with respect to a problem-specific cost/objective function. A hybrid between MLC and SMC may provide adaptive control exploiting the best non-linear actuation mechanisms. Finally, all these parameters are brought together and tested in real experimental applications representative of the mean wake and shear-layer structures related to control of real cars. For the backward-facing step, the goal is to experimentally reduce the recirculation zone. The flow is manipulated by a row of micro-blowers and sensed by pressure sensors. Initial measurements were carried out varying the periodic forcing. MLC is used to improve performance optimizing a control law with respect to a cost function. MLC is shown to outperform periodic forcing. For the Ahmed body, the goal is to reduce the aerodynamic drag of the square-back Ahmed body. The flow is manipulated by an air-knife placed on the top trailing edge and sensed by a force balance. Continuous blowing and periodic forcing are used as open-loop strategies. SMC and MLC algorithms are applied and compared to the open-loop cases. The pre-evaluation of the flow control parameters yielded important information to reduce the drag of a car. The first real vehicle experiments were performed on a race track. The first actuator device concept and sensor mechanism are presented

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Morel, Cristina Monica. "Analyse et contrôle de dynamiques chaotiques, application à des circuits électroniques non-linéaires." Angers, 2005. http://www.theses.fr/2005ANGE0020.

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Abstract:

Les alimentations électriques à découpage sont des systèmes fortement non-linéaires qui peuvent naturellement présenter un comportement chaotique. Dans un premier temps, nous étudions le contrôle du chaos, c'est-à-dire un moyen d'éliminer le chaos, grâce à une commande à mode glissant. Toutefois, l'introduction volontaire du chaos dans ces systèmes présente l'avantage de réduire leurs émissions d'interférences électromagnétiques, mais au détriment d'une augmentation de l'ondulation de leur tension de sortie. Nous proposons alors une nouvelle méthode de contrôle non-linéaire induisant du chaos et permettant à la fois de limiter les émissions spectrales et d'assurer une faible ondulation de la sortie. Nous introduisons ensuite une commande binaire, utilisant la technique de l'anticontrôle, qui produit plusieurs attracteurs chaotiques indépendants. Nous démontrons que les systèmes non-linéaires possèdent plusieurs attracteurs qui se répartissent de façon équidistante dans l'espace d'état, sur une courbe précise. Nous déduisons alors une relation mathématique donnant la distance entre deux attracteurs successifs. Enfin, nous décrivons une réalisation pratique et donnons quelques résultats expérimentaux Switch-mode power supplies are highly non-linear systems that can naturally exhibit a chaotic behavior. We first study the control of chaos, i. E, a means to remove chaos, with sliding mode control. Nevertheless, inducing chaos in these systems reduces their electromagnetic interferences emissions, yet at the expense of aggravating the overall magnitude of the output voltage ripple. We then introduce a nonlinear feedback control method, which induces chaos, and which is able at the same time to achieve low spectral emission and to maintain a small ripple in the output. We also propose a new technique to generate several independent chaotic attractors, by designing a switching binary controller of continuous-time systems : this controller can create chaos using an anticontrol of chaos feedback. We show that non-linear continuous-time systems have several attractors and demonstrate that their state space equidistant repartition is on a precise curve. A mathematical formula giving the distance between the attractors is then deduced. Finally, a practical implementation is described, with some experimental measurements

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Tahoumi, Elias. "New robust control schemes linking linear and sliding mode approaches." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0056.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la conception des lois de commande pour des systèmes non linéaires, incertains et perturbés; ces lois de commande sont basées à la fois sur des approches par mode glissant, et sur des techniques linéaires. Les commandes par mode glissant (notamment d’ordre supérieur) sont connues pour leur robustesse face aux perturbations et incertitudes ainsi que pour leurs performances en terme de précision. Cependant, elles sont énergivores. Le retour d’état linéaire est connu pour être une commande lisse et à faible consommation d’énergie, mais il est très sensible aux perturbations et incertitudes. Le premier objectif de cette thèse est le développement de lois de commande présentant les avantages à la fois de la commande par mode glissant (robustesse et précision) et du retour d'état linéaire (faible consommation d'énergie). Le deuxième objectif est de montrer l’applicabilité des méthodes proposées aux systèmes physiques réels, notamment le banc électropneumatique de LS2N. Des applications sont également effectuées sur un système éolien This work deals with the design of control laws for nonlinear, uncertain and perturbed systems based on sliding mode control and linear state feedback. Sliding mode control is known for its robustness versus perturbations and uncertainties as well as high accuracy tracking; however, it is high energy consuming. The linear state feedback is known to be a smooth control and low energy consuming, but it is highly sensitive to perturbations and uncertainties. The first objective of this thesis is the development of control laws that have the advantages of both sliding mode control (robustness and accuracy) and linear state feedback (low energy consumption). The second objective is to show the applicability of the proposed methods to real physical systems, notably the LS2N electropneumatic bench. Applications are also made on a wind system physical systems, notably the LS2N electropneumatic bench. Applications are also made on a wind system

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Perozzi, Gabriele. "Exploration sécurisée d’un champ aérodynamique par un mini drone." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018ECLI0007/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet "Petits drones dans le vent" porté par le centre ONERA de Lille. Ce projet vise à utiliser le drone comme "capteur du vent" pour gérer un quadcopter UAV dans des conditions aérologiques perturbées en utilisant une prédiction du champ de vent. Dans ce contexte, le but de la thèse est de faire du quadcopter un capteur de vent pour fournir des informations locales afin de mettre à jour le système de navigation. Grâce à l’estimation du vent à bord en temps réel, le quadcopter peut calculer une planification de trajectoire évitant les zones dangereuses et le contrôle de trajectoire correspondant basé sur une cartographie existante et doté des informations relatives au concernant le comportement aérodynamique de l’écoulement d’air à proximité des obstacles. Ainsi, les résultats de cette thèse, dont les objectifs principaux portent sur l’estimation du vent instantanée et le contrôle de position, seront fusionnés avec une autre étude traitant de la planification de trajectoire. Un problème important est que les capteurs de pression, tels que l’aéroclinomètre et le tube de Pitot, ne sont pas facilement utilisables à bord des véhicules à voilure tournante car l’entrée des rotors interfère avec le flux atmosphérique et les capteurs LIDAR légers généralement ne sont pas disponibles. Une autre approche pour estimer le vent consiste à mettre en œuvre un logiciel d’estimation (ou un capteur intelligent). Dans cette thèse, trois estimateurs de ce type sont développés en utilisant l’approche du mode glissant, basée sur un modèle de drone adéquat et des mesures disponibles sur le quadcopter et sur des systèmes de position de suivi inertiel. Nous nous intéressons ensuite au contrôle de la trajectoire également par mode glissant en considérant le modèle non linéaire du quadcopter. Nous étudions par ailleurs de façon encore assez préliminaire une solution alternative fondée sur la commande H, en considérant le modèle linéarisé pour différents points d’équilibre en fonction de la vitesse du vent. Les algorithmes de contrôle et d’estimation sont strictement basés sur le modèle détaillé du quadcopter, qui met en évidence l’influence du vent This thesis is part of the project "Small drones in the wind" carried by the ONERA center of Lille. This project aims to use the drone as a "wind sensor" to manage a UAV quadrotor in disturbed wind conditions using wind field prediction. In this context, the goal of the thesis is to make the quadrotor a wind sensor to provide local information to update the navigation system. With real-time on-board wind estimation, the quadrotor can compute a trajectory planning avoiding dangerous areas and the corresponding trajectory control, based on anexisting cartography and information on the aerodynamic behavior of airflow close to obstacles. Thus, the results of this thesis, whose main objectives are to estimate instant wind and position control, will be merged with another study dealing with trajectory planning. An important problem is that pressure sensors, such as the aeroclinometer and the Pitot tube, are not usable in rotary-wing vehicles because rotors air inflow interferes with the atmospheric flow and lightweight LIDAR sensors generally are not available. Another approach to estimate the wind is to implement an estimation software (or an intelligent sensor). In this thesis, three estimators are developed using the sliding mode approach, based on an adequate drone model, available measurements on the quadrotor and inertial tracking position systems. We are then interested in the control of the trajectory also by sliding mode considering the nonlinear model of the quadrotor. In addition, we are still studying quite an early alternative solution based on the H control, considering the linearized model for different equilibrium points as a function of the wind speed. The control and estimation algorithms are strictly based on the detailed model of the quadrotor, which highlights the influence of the wind

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Huangfu, Yigeng. "La recherche de systèmes nonlinéaires de contrôle de mode glissant à Ordre Supérieur et ses applications pour la MSAP." Belfort-Montbéliard, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00608229/fr/.

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Abstract:

Les travaux concernent la commande d'un moteur synchrone à aimants permanents en utilisant les techniques de modes glissants par ordres supérieurs. On a développé une méthodologie complète partant des études théoriques relatives à la linéarisation exacte des systèmes non linéaires par retour d'état et aux techniques de commande par modes glissants, jusque l'implémentation des lois de commande obtenues tant en simulation que sur une plateforme expérimentale. Après avoir posé les objectifs de la thèse et donné les principales motivations, on propose en premier lieu un état de l'art historique du développement de la théorie de la commande pour les systèmes non linéaires. Les divers principes de base de la commande par modes glissants d'ordre un est présenté et explicitée et monte ainsi les avantages et les inconvénients. Une illustration est proposée avec exemple assez simple. Le phénomène de réticence ou de "chattering" est abordé et les solutions les plus classiques utilisées pour le réduire sont rappelées. L'application des techniques de modes glissants d'ordres supérieurs au moteur synchrone à aimants permanents est ensuite présentée. Partant des équations électriques, électromagnétiques et mécaniques qui régissent le système, le modèle d'état est clairement posé. Ensuite, l'auteur décline les objectifs de commande et décrit la synthèse d'une loi de commande, basée sur les modes glissants d'ordres supérieurs, permettant de les atteindre. L'étude qui est faite pour l'établissement du modèle tient aussi compte du fait que les paramètres du système varient dans le temps. Deux surfaces de glissements sont définies en accord avec les objectifs de commande : le courant id et la position angulaire. L'étape suivante a consisté alors à linéariser et découpler par retour d'état, ce système ayant deux entrées et deux sorties. Par la suite, une fois le système linéarisé et découplé, l'auteur fait la synthèse de complète de son correcteur à savoir la loi de commande et des dérivateurs basés sur des modes glissants par ordres supérieurs. De nombreuses simulations montrent l'efficacité du schéma de commande élaboré. Les résultats obtenus en implémentant les lois de commande étudiées sur une plateforme expérimentale sont présentés. L'auteur décrit d'abord la plateforme dSpace utilisée ainsi que le banc expérimental (moteur, capteurs, actionneurs filtres. . . . ). Ensuite, sont détaillées les différentes étapes d'implémentation de la commande en utilisant le logiciel MATLAB/SIMULINK. La méthodologie utilisée et les résultats expérimentaux obtenus sont exposés et commentés Nonlinear system control has been widely concern of the research. At present, the nonlinear system decoupling control and static feedback linearization that based on the theory of differential geometry brought the research getting rid of limitation for local linearization and small scale motion. However, differential geometry control must depend on precise mathematical model. As a matter of fact, the control system usually is with parameters uncertainties and output disturbance. In this thesis, nonlinear system of control theory has been studied deeply. Considering sliding mode variable structure control with good robust, which was not sensitive for parameters perturbation and external disturbance, the combination idea of nonlinear system and sliding mode controls was obtained by reference to the large number of documents. Thus, it not only can improve system robustness but solve the difficulties problem of nonlinear sliding mode surface structure. As known to all, traditional sliding mode had a defect that is famous chattering phenomenon. A plenty of research papers focus on elimination/avoidance chattering by using different methods. By comparing, the document is concerned with novel design method for high order sliding mode control, which can eliminate chattering fundamentally. Especially, the approach and realization of nonlinear system high order sliding mode control is presented in this paper. High order sliding mode technique is the latest study. This thesis from the theory analysis to the simulation and experiment deeply study high order sliding mode control principle and its applications. By comparison, the second order sliding mode control law (also known as dynamic sliding mode control, DSM) may be effective to eliminate the chattering phenomenon. But it is still unable to shake off the requirement of system relative degree. Therefore, arbitrary order sliding mode controller is employed, whose relative degree can equal any values instead of one. The robot car model adopted high order sliding mode is taken as an example. The simulation results show that the tracking control is effective. In the control systems design, it is very often to differentiate the variables. Through the derivation of sliding mode, the expression of sliding mode differential value is obtained. The simulation results certificate sliding mode differentiator with robustness and precision. At the same time, the differentiator for arbitrary sliding mode is given to avoiding conventional complex numerical calculation. It not only remains the precision of variables differential value, but also obtains the robustness. A direct application is simplification for high order sliding mode controller. Due to its inherent advantages, the permanent magnet synchronous motor (PMSM) deserves attention and is the most used drive in machine tool servos and modern speed control applications. For improving performance, this paper will applied nonlinear high order sliding mode research achievement to MIMO permanent magnet synchronous motor. It changes the coupling nonlinear PMSM to single input single output (SISO) linear subsystem control problem instead of near equilibrium point linearization. Thereby, the problem of nonlinear and coupling for PMSM has been solved. In addition, Uncertainty nonlinear robust control system has been well-received study of attention. Because the robust control theory is essentially at the expense of certain performance. This kind of robust control strategy often limits bandwidth of closed loop, so that system tracking performance and robustness will be decreased. So, sliding mode control is an effective approach for improving system robust. This thesis first proposed a robust high order sliding mode controller for PMSM. The system has good position servo tracking precision in spite of parameters uncertainties and external torque disturbance. On this basis, According to the principle of high order sliding mode, as well as differentiator, the state variables of PMSM are identified online firstly and successfully. The results of simulation indicate observe value has high precision when sliding mode variable and its differentials are convergent into zero. The same theory is used in external unknown torque disturbance estimation online for PMSM. As if, load torque will no longer be unknown disturbance. System performance can be improved greatly. It establishes theoretical foundation for the future applications. At the end of paper, using advanced half-physical platform controller dSPACE to drive a PMSM, hardware experiment implement is structured completely. The experiment results illustrate that PMSM adopting precious feedback linearization decoupling and high order sliding mode controller can realize system servo tracking control with good dynamic and steady character

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Saied, Hussein. "On control of parallel robots for high dynamic performances : from design to experiments." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS110.

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Abstract:

Les manipulateurs cinématiques parallèles (PKMs) ont acquis une popularité croissante au cours des dernières décennies. Cet intérêt a été stimulé par les avantages significatifs des PKM par rapport à leurs homologues en série en matière d’accélérations élevées et de précision.Un développement de contrôles efficaces et performant joue un rôle essentiel dans l’amélioration des performances globales des PKM. Le contrôle des PKM est souvent considéré dans la littérature comme une tâche très difficile en raison de leur dynamique non linéaire, de leurs incertitudes abondantes, de la variation des paramètres et de la redondance des actionnements. Dans cette thèse, nous visons à améliorer les performances dynamiques des PKM en matière de mouvements à grande vitesse, de robustesse et de précision.Ainsi, nous proposons d’améliorer certaines stratégies de contrôle robustes (RISE et SMC supertorsion) et compenser certaines sources d’erreurs (dynamique de l’actionneur et du frottement) par des solutions de contrôle dynamique. Une analyse de stabilité à base de Lyaponuv est établie pour tous les contrôleurs proposés vérifiant la convergence asymptotique de l’erreur de suivi à zéro à mesure que le temps passe à l’infini. Afin de valider les contrôleurs proposés, des expériences en temps réel sont menées sur plusieurs prototypes de robots parallèles: robot Delta à 3 DOF a l’EPFL, en Suisse, robot VELOCE à 4DOF et robot SPIDER4 à 5 DOF au LIRMM, en France. Plusieurs scénarios sont testés, notamment les scénarios nominaux, la robustesse face aux variations de vitesses et la robustesse face aux variations de charge utile. Les méthodes de contrôle proposées vérifient leur capacité et leur capacité à améliorer les performances dynamiques des manipulateurs parallèles,en particulier lorsqu’elles fonctionnent dans des conditions dynamiques élevées(haute vitesse et charge utile gérée) Parallel Kinematic Manipulators (PKMs) have gained an increased popularity in thelast few decades. This interest has been stimulated by the significant advantages of PKMscompared to their serial counterparts, such as better precision and higher accelerationcapabilities. Efficient and performant control algorithms play a crucial role in improvingthe overall performance of PKMs. Control of PKMs is often considered in the literature achallenging task due to their highly nonlinear dynamics, abundant uncertainties, parametersvariation, and actuation redundancy. In this thesis, we aim at improving the dynamicperformance of PKMs in terms of precision and robustness towards changes of operatingconditions. Thus, we propose robust control strategies being extensions of (i) the standardRobust Integral of the Sign of the Error (RISE) feedback control and (ii) the super-twistingSliding Mode Control (SMC). Moreover, an actuator and friction dynamics formulation isproposed within a model-based control strategy to compensate for their resulting errors.Lyaponuv-based stability analysis is established for all the proposed controllers verifyingthe asymptotic convergence of the tracking errors. In order to validate the proposed controllers,real-time experiments are conducted on several parallel robot prototypes: the 3-DOF Delta robot at EPFL, Switzerland, the 4-DOF VELOCE robot, and the 5-DOF SPIDER4robot at LIRMM, France. Several experiments are tested including nominal scenarios, robustnesstowards speed variation, and robustness towards payload changes. The relevanceof the proposed control schemes is proved through the improvement of the tracking errorsat different dynamic operating conditions

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Yan, Xinming. "Development of robust control based on sliding mode for nonlinear uncertain systems." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDN0012.

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Abstract:

Le travail de thèse présenté dans ce mémoire s’inscrit dans le cadre du développement de lois de commande pour des systèmes non linéaires incertains, basées sur la théorie des modes glissants. Les méthodes classiques de la commande par modes glissants sont des lois de commande par retour d’état, où la variable de glissement et ses dérivées sont nécessaires. Le premier objectif de cette thèse est de proposer des lois de commande par modes glissants d’ordre supérieur avec une réduction de l’ordre de dérivation de la variable de glissement. Le deuxième objectif est de combiner les nouvelles lois de commande avec un mécanisme de gain adaptatif. L’utilisation d’un gain adaptatif permet de simplifier le réglage du gain, de réduire le temps de convergence et d’améliorer la précision. Enfin, l’applicabilité de ces approches est démontrée à travers leur application au banc d’essais électropneumatique de l’IRCCyN, et à un système volant à trois degrés de liberté This work deals with the development of control laws for nonlinear uncertain systems based onsliding mode theory. The standard sliding mode control approaches are state feedback ones, in which the sliding variable and its time derivatives are required. This first objective of this thesis is to propose high order sliding mode control laws with a reduced use of sliding variable time derivatives. The contributions are made for the second and third order sliding mode control. The second objective is to combine the proposed control laws with a gain adaptation mechanism. The use of adaptive gain law allows to simplify the tuning process, to reduce the convergence time and to improve the accuracy. Finally, the applicability of the proposed approaches is shown on IRCCyN pneumatic benchmark. Applications are also made on 3DOF flying system

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Alvaro, Mendoza Carlos Enrique. "Control strategies for permanent magnet synchronous machines without mechanical sensors by sliding modes." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2022. http://www.theses.fr/2022ECDN0055.

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Abstract:

Cette thèse propose deux commandes adaptatives sans capteur basées sur l'approche en mode glissant pour les moteurs synchrones à aimants permanents internes (MSAP). Les stratégies proposées sont composées d'un observateur adaptatif en mode glissant d'ordre élevé (OAMGOE) en boucle fermée avec un contrôle adaptatif basé sur la super torsion, où les gains de contrôle etd'observateur de la stratégie proposée sont paramétrés en termes d'un seul paramètre. Ensuite, le principal avantage de cette stratégie est que les lois adaptables sont faciles à mettre en oeuvre, évitant les surestimations des gains qui augmententle broutage, réduisant le temps de réglage des gains et réduisant les dommages des actionneurs. En outre, une stratégie d'extraction d'erreur d'estimation de position angulaire est proposée. Ensuite, sur la base de ces informations et en utilisant un système virtuel sans paramètre, OAMGOE est conçu pour estimer la position angulaire et la vitesse dans une large plage devitesse, où les variables estimées fournies par cet observateur sont obtenues avec une plus grande précision, malgré les variations des paramètres, atteignant une plus grande robustesse. Ces états estimés sont utilisés dans la commande robuste proposée pour suivre une référence de vitesse souhaitée et une référence de courant d'axe d souhaitée. Une analyse de stabilité du système enboucle fermée est présentée, en utilisant une approche de Lyapunov. De plus, la stratégie proposée est validée tout au long du montageexpérimental et de simulation afin de montrer sonefficacité This thesis proposes two adaptive sensorless controls based on sliding mode approach for interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM). The proposed strategies are composed of an Adaptive High-Order Sliding Mode Observer (AHOSMO) in closed-loop with an Adaptive Super- Twisting Control (ASTWC), where the control and observer gains of the proposed strategy are reparameterized in terms of a single parameter. Then, the main advantage of this strategy is the adaptable laws are easy to implement, avoiding overestimates of gains that increases of chattering, reducing the time to tune the gains, and reducing the damage of the actuators. Furthermore, a strategy for angular position estimation error extraction is proposed. Then, from this information and using a parameter-free virtual system, AHOSMO isdesigned for estimating the angular position and speed in a wide speed range, where the estimated variables provided by this observer are obtained with greater precision, despite the variations of the parameters, achieving greater robustness. These estimated states are used in the proposed robust control to track a desired reference of speed and direct-axis current. A stability analysis of the closedloop system is presented, using a Lyapunov approach. In addition, the proposed strategy is validated throughout experimental and simulationset-up in order to show its effectiveness

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Braikia, Karim. "Asservissement des systèmes incertains par des commandes à mode glissant - Application à un robot flexible." Thesis, Toulouse, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAT0016/document.

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Abstract:

Nous proposons dans cette thèse d’étudier l’asservissement de systèmes complexes par des commandes à mode glissant à paramètres fixes. L’objectif est de montrer qu’il est possible d’utiliser des commandes robustes tout en gardant une approche de modélisation du système et de synthèse des lois de commande simples.Le système physique considéré est essentiellement un robot manipulateur anthropomorphique flexible à muscles artificiels pneumatiques à sept degrés de liberté.Nous nous intéressons aux commandes robustes et particulièrement aux commandes à régime glissant d’ordre 2, Twisting et Super–twisting, et à la commande équivalente qui leur est généralement associée pour réduire les discontinuées éventuelles de ce type de commandes. Ces commandes sont évaluées à travers des expériences sur un robot flexible. Grâce à ces expériences nous montrons la robustesse de ces commandes, l’influence des incertitudes de la modélisation sur leurs performances et la difficulté de synthétiser leurs paramètres pour un système incertain. Un accélérateur de convergence est proposé afin d’améliorer l’asservissement en régulation et suivi de consigne et la stabilité des systèmes incertains. Ces résultats théoriques sont confirmés expérimentalement grâce au robot flexible.Compte tenu de la difficulté de synthèse des lois de commande Twisting et Super–twisting, une nouvelle approche à base de retours d’états commutés est présentée, l’objectif est de proposer une commande à mode glissant dont la synthèse des paramètres est systématique, et ce, grâce à l’utilisation de conditions de stabilité au sens de Lyapunov. Cette approche baptisée Puma : Polytopic Uncertain Model Approach utilise un modèle polytopique du système, ce qui per- met de garder une modélisation simple en considérant le système, quelque soit sa complexité, comme une boite noire. Cette approche est appliquée au robot flexible en simulation, elle est comparée à une approche similaire pour montrer son intérêt.Afin d’évaluer la pertinence de ces commandes du point de vue performance et simplicité de mise en œuvre, elles sont comparées à l’une des commandes la plus utilisée en industrie : le PID This thesis addresses the control of complex systems through fixed parameters sliding modes. The objective being to show that it is possible to use robust control laws while keeping the system model and control law synthesis simple.The considered physical system is a seven d.o.f flexible anthropomorphic manipulator robot driven by pneumatic artificial muscles.We address robust control laws, particularly second order sliding modes, Twisting and Super–twisting together with the equivalent control which is associated to them in order to reduce the discontinuities of these type of controls. These laws are applied onto a flexible robot. Through experiment we show their robustness, the influence of modelling uncertainties on performance and the difficulty in synthesizing their parameters for an uncertain system. A convergence accelerator is proposed for enhancing control quality both in regulation and tracking. These theoretical results are experimentally verified through the flexible robot.Due to the difficulty in synthetizing Twisting and Super–twisting control laws, a new approach based on commuted state feedback is presented. The objective being a sliding mode control law with a systematic parameters synthesis using Lyapunov stability condition. This approach named Puma: Polytopic Uncertain Model Approach uses the system’s polytopic model, which allows keeping modelling simple by considering the system, whatever its complexity may be, as a black box. This approach is applied to a flexible robot in simulation ; it is compared to a similar approach to show its interest.In order to evaluate the relevance of these laws from the point of view of performance and implementation simplicity, they are compared to one of the most popular control law: The PID

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Feingesicht, Maxime. "Contrôle non linéaire actif d’écoulements turbulents décollés : Théorie et expérimentations." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0024/document.

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Abstract:

Le contrôle des écoulements est un domaine en forte croissance visant à modifier un écoulement à l’aide d’actionneurs et d’algorithmes de contrôle. Un axe important du contrôle des écoulements est le contrôle des décollements car le décollement de la couche limite provoque des augmentations de traînée et donc des pertes énergétiques et des coûts en carburant. Cette thèse vise à développer des algorithmes de contrôles pour le recollement des écoulements à l’aide de jets pulsés. La première partie de cette thèse expose une technique d’identification de modèle basée sur des données expérimentales. Les modèles sont déduits de considérations physiques et de l’Automatique. Ils offrent une bonne correspondance aux données tout en restant simple et en contenant peu de coefficients. La seconde partie de cette thèse utilise ces modèles pour élaborer deux algorithmes de contrôle : le premier est un contrôle optimal en boucle ouverte et le second un contrôle robuste en boucle fermée. Ces algorithmes ont été implémentés sur diverses maquettes expérimentales (LML, ONERA, LAMIH) et leurs propriétés a été testée expérimentalement. Les tests ont été réalisés en utilisant un Arduino Uno pour les mesures et le calcul du contrôle, ce qui montre que la méthode développée est simple à appliquer et requiert peu de puissance de calcul Flow control is a strongly growing field aiming at modifying fluid flows using actuators and control algorithms. An important part of flow control is the control of flow separation as boundary layer separation increases drag and therefore energy losses and fuel consumption. This thesis focuses on developing control algorithms for flow reattachment using pulsed jets actuators. The first part of this work develops a model identification technique based on experimental data. The models are derived from physical and control theory considerations. They provide a good fit to the data while remaining simple and using few coefficients. The second part of this work uses this models in order to design two different control algorithms : the first one is an optimal feedforward control while the second one is a robust feedback control. The control algorithms have been applied on several experimental setups (LML, ONERA, LAMIH) and their properties have been experimentally tested. The tests were conducted using a simple Arduino Uno for the measurements and computation of the control, showing that the developed method is easy to apply and requires very few computational resources

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Darure, Tejaswinee. "Contribution à l’optimisation de la performance énergétique des bâtiments de grande dimension : une approche intégrée diagnostic / commande économique et coopérative à horizon glissant." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0142/document.

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Abstract:

Au cours des deux dernières décennies, la prise de conscience du changement climatique et des conséquences du réchauffement climatique a incité diverses institutions à prendre de nouvelles directives. Ces directives portent principalement sur le contrôle des émissions des gaz à effet de serre, sur l'utilisation des ressources énergétiques non conventionnelles et l'optimisation de la consommation d'énergie dans les systèmes existants. L'Union européenne a proposé de nombreux projets dans le cadre du 7e PCRD pour réaliser jusqu'à 20% d’économies d'énergie d’ici 2020. En particulier, selon la directive sur l'efficacité énergétique, les bâtiments sont majoritairement responsables de 40% des dépenses énergétiques en Europe et de 36% des émissions de CO2 ; c’est la raison pour laquelle un ensemble d’initiatives européennes dans le cadre du 7ième PCRD favorise l'utilisation de technologie intelligente dans les bâtiments et rationalise les règles existantes. Energy IN TIME est l'un des projets axés sur l'élaboration d'une méthode de contrôle basée sur la simulation intelligente de l'énergie qui permettra de réduire la consommation des bâtiments non résidentiels. Ce mémoire de thèse propose plusieurs solutions novatrices pour réaliser les objectifs du projet mandaté à l'Université de Lorraine. Les solutions développées dans le cadre de ce projet devraient être validées sur différents sites européens de démonstration. Une première partie présente l'analyse détaillée de ces sites de démonstration et leurs contraintes respectives. Un cadre général correspondant à la construction type de ces sites a été élaboré pour simuler leur comportement. Ce cadre de construction de référence sert de banc d'essai pour la validation des solutions proposées dans ce travail de thèse. Sur la base de la conception de la structure de construction de référence, nous présentons une formulation de contrôle économique utilisant un modèle de contrôle prédictif minimisant la consommation d'énergie. Ce contrôle optimal possède des propriétés de contrôle conscientes de la maintenance. En outre, comme les bâtiments sont des systèmes complexes, les occurrences de pannes peuvent entraîner une détérioration de l'efficacité énergétique ainsi que du confort thermique pour les occupants à l'intérieur des bâtiments. Pour résoudre ce problème, nous avons élaboré une stratégie de diagnostic des dysfonctionnements et une stratégie de contrôle adaptatif des défauts basé sur le modèle économique ; les résultats en simulation ont été obtenus sur le bâtiment de référence. En outre, l'application des solutions proposées peut permettre de relever des défis ambitieux en particulier dans le cas de bâtiments à grande échelle. Dans la partie finale de cette thèse, nous nous concentrons sur le contrôle économique des bâtiments à grande échelle en formulant une approche novatrice du contrôle prédictif de mode réparti. Cette formule de contrôle distribué présente de nombreux avantages tels que l'atténuation de la propagation des défauts, la flexibilité dans la maintenance du bâtiment et les stratégies simplifiées de contrôle du plug-and-play. Enfin, une attention particulière est accordée au problème d'estimation des mesures dont le nombre est limité sur des bâtiments à grande échelle. Les techniques d'estimation avancées proposées sont basées sur les méthodologies de l'horizon mobile. Leur efficacité est démontrée sur les systèmes de construction de référence Since the last two decades, there has been a growing awareness about the climate change and global warming that has instigated several Directorate initiatives from various administrations. These initiatives mainly deal with controlling greenhouse gas emissions, use of non-conventional energy resources and optimization of energy consumption in the existing systems. The European Union has proposed numerous projects under FP7 framework to achieve the energy savings up to 20% by the year 2020. Especially, stated by the Energy Eﬃciency Directive, buildings are majorly responsible for 40% of energy resources in Europe and 36% of CO2 emission. Hence a class of projects in the FP7 framework promotes the use of smart technology in the buildings and the streamline existing rules. Energy IN TIME is one of the projects focused on developing a Smart Energy Simulation Based Control method which will reduce the energy consumption in the operational stage of existing non-residential buildings. Essentially, this thesis proposes several novel solutions to fulﬁll the project objectives assigned to the University of Lorraine. The developed solutions under this project should be validated on the demonstration sites from various European locations. We design a general benchmark building framework to emulate the behavior of demonstration sites. This benchmark building framework serves as a test bench for the validation of proposed solutions given in this thesis work. Based on the design of benchmark building layout, we present an economic control formulation using model predictive control minimizing the energy consumption. This optimal control has maintenance-aware control properties. Furthermore, as in buildings, fault occurrences may result in deteriorating the energy eﬃciency as well as the thermal comfort for the occupants inside the buildings. To address this issue, we design a fault diagnosis and fault adaptive control techniques based on the model predictive control and demonstrate the simulation results on the benchmark building. Moreover, the application of these proposed solutions may face great challenges in case of large-scale buildings. Therefore, in the ﬁnal part of this thesis, we concentrate on the economic control of large-scale buildings by formulating a novel approach of distributed model predictive control. This distributed control formulation holds numerous advantages such as fault propagation mitigation, ﬂexibility in the building maintenance and simpliﬁed plug-and-play control strategies, etc... Finally, a particular attention is paid to the estimation problem under limited measurements in large-scale buildings. The suggested advanced estimation techniques are based on the moving horizon methodologies and are demonstrated on the benchmark building systems

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Rosendo, Juan luis. "Techniques robustes pour le contrôle automatique des systèmes robotiques." Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. http://www.theses.fr/2019ENTA0004.

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Abstract:

Ce travail vise à atténuer les effets des contraintes sur les systèmes robotiques mobiles. À cette ﬁn, des structures de commande auxiliaire et des techniques de réglage robuste sont proposées. Les structures sont proposées dans le cadre du suivi de chemin pour atténuer les effets des contraintes sur les entrées et les sorties des systèmes. Ensuite, étant donnée leur utilisation répandue en robotique, les contrôleurs de type PID sont considérés comme une contrainte structurelle. Une méthode de réglage robuste, tenant compte de cette contrainte, est proposée permettant d’atteindre de bons niveaux de performance même en présence de perturbations. Enﬁn, pour faire face à la robustesse en présence des contraintes de non-linéarité sur robots, un outil d’analyse et de réglage pour les contrôleurs de mode glissant est proposé. La particularité de cette méthode de réglage, basée sur des techniques d’optimisation globale et de calculs par intervalles, est qu’elle permet de générer des cartographies de réglage des paramètres pour lesquels le critère de performance souhaité est rempli.Toutes les stratégies proposées sont mises en pratique par des expérimentations réelles ou sur des simulateurs validés (AUV Ciscrea disponible à l’ENSTA Bretagne) This work seeks to mitigate the effects of constraints on mobile robotic systems. To this end, auxiliary control loops and robust tuning techniques are proposed. The former are proposed to mitigate the effects of constraints on the input and output of the systems through the modiﬁcation of the motion parameter in path following applications.Then, PID controllers are considered as a structural constraint, given its wide use in robotics particularly at low control level. A robust tuning methodology considering this constraint is proposed which achieves good performancelevels even when facing disturbances. Finally, to deal with robustness in presence of robots nonlinearity constraints, an analysis and tuning tool for sliding mode controllers is proposed. The particularity of this tuning method, based on global optimization and interval techniques,is that it allows generating tuning maps of the parameter regions where the desired performance criterion is fulﬁlled. All the proposed strategies are put into practice, through real experimentation or invalidated simulators, over the AUV Ciscrea available at ENSTA Bretagne

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Nouvelière, Lydie. "Commandes robustes appliquées au contrôle assisté d'un véhicule à basse vitesse." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2002. http://www.theses.fr/2002VERS0023.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans un contexte d'automatisation à basse vitesse des véhicules. La congestion du trafic péri-urbain représente quotidiennement un véritable fléau pour les conducteurs car les temps de parcours sont fortement augmentés malgré des distances parcourues souvent courtes. L'automatisation à basse vitesse permet alors d'homogénéiser le trafic tout en garantissant un temps de parcours moindre et contribue aussi à la réduction de la tâche du conducteur. Cette étude s'inscrit dans un contexte de sécurité et de confort. L'analyse de la congestion est effectuée en termes d'inter-distance et de vitesse du véhicule. Des mesures sur les autoroutes parisiennes ont été relevées et renseignent sur la façon dont le conducteur gère la distance et le temps inter-véhiculaires en fonction de sa vitesse. Un modèle paramétrique de l'inter-distance est développé, les paramètres étant estimés par filtrage de Kalman. L'intérêt est alors de générer des consignes réalistes pour la commande de véhicule. A partir du modèle de véhicule (modèles d'analyse et synthèse de lois de commande pour une approche pluridisciplinaire automatique et transport), des commandes robustes non-linéaires sont synthétisées (Modes glissants d'ordre 1 et 2, Contrôle optimal) et adaptées au véhicule. Des simulations permettent de déterminer les résultats obtenus avec de tels systèmes, pour un contrôle autonome ou coopératif, en individuel ou en file. L'utilisation d'une technique de séquencement de gain associée à une commande Hinfini par loop-shape permet le contrôle latéral du véhicule à des vitesses différentes, en changement de voie et suivi de voie. Finalement, un véhicule équipé pour une conduite partagée entre conducteur et automate permet de tester plusieurs scénarii de contrôle longitudinal à basse vitesse. Ils ont été validés en temps réel au cours du congrès IEEE Intelligent Vehicle IV2002 (suivi à basse vitesse, stop and go, arrêt sur obstacles,. . . ) This work deals with low speed automated vehicles. The peri-urban traffic congestion daily represents a real problem for the drivers because the travel time is strongly increased in spite of often short covered distances. Low speed automation then allows to homogenize the traffic while guaranteeing a shorter travel time and also contributes to the reduction of the driver's task. Safety and comfort are thus two main criteria. Congestion analysis is carried out in terms of inter-distance and speed of the vehicle. Measurements on the Parisian motorways were collected and inform about the way the driver manages the inter-vehicular distance and time according to the speed. A parametric model of the inter-distance is developed, the parameters being estimated by a Kalman filtering procedure. The interest is then to generate realistic desired inputs for vehicle control. From vehicle model (models for analysis and synthesis of control laws for a multi-field approach : automatic and transport), robust non-linear control laws are synthesized (1 and 2-order sliding mode control, optimal control) and are adapted to the road vehicle. Simulations permit to determinate the results obtained with such systems, for an autonomous or co-operative control, for individual control or platooning. The use of a technique of gain scheduling associated with a loop-shaping procedure based Hinfini method allows lateral control of vehicle at different speeds, in lane change or lane keeping aneuvers. Finally, an equipped vehicle for a shared control between driver and automat permits to test several scénarii of longitudinal control at low speed. They were validated in real time during the IEEE Intelligent Vehicle IV2002 congress (low speed car-following, stop and go, stop on obstacles. . . )

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Darure, Tejaswinee. "Contribution à l’optimisation de la performance énergétique des bâtiments de grande dimension : une approche intégrée diagnostic / commande économique et coopérative à horizon glissant." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0142.

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Abstract:

Au cours des deux dernières décennies, la prise de conscience du changement climatique et des conséquences du réchauffement climatique a incité diverses institutions à prendre de nouvelles directives. Ces directives portent principalement sur le contrôle des émissions des gaz à effet de serre, sur l'utilisation des ressources énergétiques non conventionnelles et l'optimisation de la consommation d'énergie dans les systèmes existants. L'Union européenne a proposé de nombreux projets dans le cadre du 7e PCRD pour réaliser jusqu'à 20% d’économies d'énergie d’ici 2020. En particulier, selon la directive sur l'efficacité énergétique, les bâtiments sont majoritairement responsables de 40% des dépenses énergétiques en Europe et de 36% des émissions de CO2 ; c’est la raison pour laquelle un ensemble d’initiatives européennes dans le cadre du 7ième PCRD favorise l'utilisation de technologie intelligente dans les bâtiments et rationalise les règles existantes. Energy IN TIME est l'un des projets axés sur l'élaboration d'une méthode de contrôle basée sur la simulation intelligente de l'énergie qui permettra de réduire la consommation des bâtiments non résidentiels. Ce mémoire de thèse propose plusieurs solutions novatrices pour réaliser les objectifs du projet mandaté à l'Université de Lorraine. Les solutions développées dans le cadre de ce projet devraient être validées sur différents sites européens de démonstration. Une première partie présente l'analyse détaillée de ces sites de démonstration et leurs contraintes respectives. Un cadre général correspondant à la construction type de ces sites a été élaboré pour simuler leur comportement. Ce cadre de construction de référence sert de banc d'essai pour la validation des solutions proposées dans ce travail de thèse. Sur la base de la conception de la structure de construction de référence, nous présentons une formulation de contrôle économique utilisant un modèle de contrôle prédictif minimisant la consommation d'énergie. Ce contrôle optimal possède des propriétés de contrôle conscientes de la maintenance. En outre, comme les bâtiments sont des systèmes complexes, les occurrences de pannes peuvent entraîner une détérioration de l'efficacité énergétique ainsi que du confort thermique pour les occupants à l'intérieur des bâtiments. Pour résoudre ce problème, nous avons élaboré une stratégie de diagnostic des dysfonctionnements et une stratégie de contrôle adaptatif des défauts basé sur le modèle économique ; les résultats en simulation ont été obtenus sur le bâtiment de référence. En outre, l'application des solutions proposées peut permettre de relever des défis ambitieux en particulier dans le cas de bâtiments à grande échelle. Dans la partie finale de cette thèse, nous nous concentrons sur le contrôle économique des bâtiments à grande échelle en formulant une approche novatrice du contrôle prédictif de mode réparti. Cette formule de contrôle distribué présente de nombreux avantages tels que l'atténuation de la propagation des défauts, la flexibilité dans la maintenance du bâtiment et les stratégies simplifiées de contrôle du plug-and-play. Enfin, une attention particulière est accordée au problème d'estimation des mesures dont le nombre est limité sur des bâtiments à grande échelle. Les techniques d'estimation avancées proposées sont basées sur les méthodologies de l'horizon mobile. Leur efficacité est démontrée sur les systèmes de construction de référence Since the last two decades, there has been a growing awareness about the climate change and global warming that has instigated several Directorate initiatives from various administrations. These initiatives mainly deal with controlling greenhouse gas emissions, use of non-conventional energy resources and optimization of energy consumption in the existing systems. The European Union has proposed numerous projects under FP7 framework to achieve the energy savings up to 20% by the year 2020. Especially, stated by the Energy Eﬃciency Directive, buildings are majorly responsible for 40% of energy resources in Europe and 36% of CO2 emission. Hence a class of projects in the FP7 framework promotes the use of smart technology in the buildings and the streamline existing rules. Energy IN TIME is one of the projects focused on developing a Smart Energy Simulation Based Control method which will reduce the energy consumption in the operational stage of existing non-residential buildings. Essentially, this thesis proposes several novel solutions to fulﬁll the project objectives assigned to the University of Lorraine. The developed solutions under this project should be validated on the demonstration sites from various European locations. We design a general benchmark building framework to emulate the behavior of demonstration sites. This benchmark building framework serves as a test bench for the validation of proposed solutions given in this thesis work. Based on the design of benchmark building layout, we present an economic control formulation using model predictive control minimizing the energy consumption. This optimal control has maintenance-aware control properties. Furthermore, as in buildings, fault occurrences may result in deteriorating the energy eﬃciency as well as the thermal comfort for the occupants inside the buildings. To address this issue, we design a fault diagnosis and fault adaptive control techniques based on the model predictive control and demonstrate the simulation results on the benchmark building. Moreover, the application of these proposed solutions may face great challenges in case of large-scale buildings. Therefore, in the ﬁnal part of this thesis, we concentrate on the economic control of large-scale buildings by formulating a novel approach of distributed model predictive control. This distributed control formulation holds numerous advantages such as fault propagation mitigation, ﬂexibility in the building maintenance and simpliﬁed plug-and-play control strategies, etc... Finally, a particular attention is paid to the estimation problem under limited measurements in large-scale buildings. The suggested advanced estimation techniques are based on the moving horizon methodologies and are demonstrated on the benchmark building systems

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Benbouzid, Salim. "Synthèse d'un contrôleur multivariable pour un système de traction pile à combustible." Ecole Centrale de Lille, 2005. http://www.theses.fr/2005ECLI0010.

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Abstract:

Les recentes avancees scientifiques et techniques ainsi que les contraintes energetiques mondiales positionnent la pile a combustible (pàc) comme un candidat potentiel, en tant que generateur electrique embarque, pour produire l’energie necessaire a la traction automobile. En effet, la pàc est une solution seduisante de part un rendement theoriquement eleve et produisant de l’electricite a partir de l’hydrogene sans pollution locale (rejet d’eau uniquement). Neanmoins, il est necessaire d’adjoindre et de piloter des organes auxiliaires (compresseur, pompes, etc. ) pour fonctionner de maniere viable, diminuant alors le rendement net du generateur electrique pàc. Cette these propose ainsi une approche de commande qui permet de maximiser le rendement d’un systeme de puissance pàc dedie a la traction automobile tout en assurant sa securite et celle de son environnement. Une telle approche requiert une modelisation dynamique, a la fois, de la pàc en tenant compte des nonlinearites et des couplages caracterisant les phenomenes physiques la gouvernant, mais egalement, des organes auxiliaires afin de disposer d’un modele representatif du systeme de puissance. Le formalisme bond graph multi domaines est utilise a cet effet. Par suite, une approche de commande hierarchisee est proposee. A haut niveau, elle permet d’optimiser le rendement du systeme et de donner les consignes au bas niveau (organique). A ce bas niveau, plusieurs commandes par modes glissants sont synthetisees pour piloter les grandeurs d’influence de la pile malgre les incertitudes de modelisation. L’interet de cette approche est alors montre en simulation sur le modele du systeme de puissance complet New scientific and technical breakthroughs as global energetic constraints show the way for fuel cells (fc) as a potential candidate for on-board electric generators supplying energy for automotive traction. Fc appear as a fine system with high theoretical efficiency as well as a direct electricity power production from hydrogen with zero local emission (water production only). Nevertheless, ancillaries’ components have to be added and controlled in order to follow the fc to work properly, thus reducing the overall system efficiency. Hence, this thesis proposes a control approach to optimize the fc system efficiency for vehicle traction ensuring system and environment safety. The first step addresses dynamical modelling of the fc itself governed by coupled nonlinear physical laws and the ancillaries’ components in order to build a representative model for the system. Multi domain bond graph is used for this purpose. Secondly, a hierarchical control approach is proposed. The high level consists in optimizing the system efficiency and giving references for the low level (component). At this low level, several sliding modes controls are synthesised to regulate the fc operative conditions despite model uncertainties. The interest of this work is then shown by simulation tests using the overall system model

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Nollet, Frédéric Perruquetti Wilfrid Floquet Thierry. "Lois de commande par modes glissants du moteur pas-à-pas." Villeneuve d'Ascq : Université des sciences et technologies de Lille, 2008. https://iris.univ-lille1.fr/dspace/handle/1908/1144.

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Abstract:

Reproduction de : Thèse de doctorat : Automatique et informatique industrielle : Villeneuve d'Ascq, Ecole centrale de Lille : 2006. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 223-228.

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Nollet, Frédéric. "Lois de commande par modes glissants du moteur pas-à-pas." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00132768.

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Abstract:

Ce travail présente des techniques, basées sur les modes glissants, permettant d'estimer des paramètres, de reconstruire des variables (observateur) et/ou de commander un moteur pas-à-pas. Le but étant de réaliser un suivi de trajectoire en position robuste avec un minimum de capteurs. Après avoir défini le contexte de l'étude, la planification et l'optimisation des trajectoires et les objectifs, le banc réalisé au LAGIS est décrit. Il est alors présenté une identification des paramètres par plusieurs méthodes. Les propriétés de platitude du moteur pas-à-pas sont utilisées. Des commandes classiques sont rapidement développées et illustrées de résultats expérimentaux. Cependant, elles ne sont pas assez de robustes vis à vis de perturbations internes (incertitudes ou variations paramétriques) ou externes (couple de charge). Pour pallier ce problème, des lois de commande par modes glissants, d'ordre 1 et 2, sont alors utilisées. Après une description, des expérimentations sont menées qui démontrent les qualités des modes glissants. Un nouveau mode glissant d'ordre 3, basé sur l'homogénéité géométrique et un terme additionnel de type mode glissant intégral, est introduit pour diminuer la réticence. Les résultats expérimentaux montrent une très bonne précision, une diminution de la réticence et de la consommation énergétique. Pour les commandes d'ordre deux et trois, des observateurs par modes glissants d'ordre 2 sont utilisés avec succès pour se passer d'un capteur de vitesse.

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Zenteno, Torres Jazmin. "Sliding mode control with fault tolerance capacities : application to a rendezvous mission in a circular orbit." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0063.

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Abstract:

De nombreux travaux de recherche ont ´et´e conduits dans le domaine de synthèse de lois de commande par modes glissants. Différentes approches de commande été proposées dans la litérature, telles que l’algorithme Super-Twisting (STA) et sa version récente, l’algorithme généralisé Super-Twisting (GSTA). Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire de thèse s’inscriventdans ces méthodes pour résoudre le problème de commande et de commande tolérante aux fautes, pour une mission spatiale. La mission considère une cible passive et un chasseur. L’objectif visé est de synthétiser les lois de contrôle d’attitude et de mouvement relatif, tolérantes aux pannes. Les approches proposées abordent la problématique des modes flexibles des panneaux solaires etdes phénomènes de ballottement du carburant dans les réservoirs.Dans un premier travail, une loi de commande de type STA est proposée dans une configuration dite de backstepping. Dans un second travail, une loi de commande tolérante aux fautes basée sur les modes glissants du second ordre, est proposée. La solution est basée sur l’algorithme GSTA ,placé en boucle externe de compensation de défauts utilisant un estimateur de défauts non linéaire. Le problème de saturation des actionneurs est également abordé et une solution basée sur la géométrie polytopique, est proposée. Les éléments clés de l’approche tolérante aux pannes sont, i) d’une part la solution ne nécessite pas de diagnostiquer les fautes et donc n’utilise pas d’algorithme de détection et de localisation de défauts, et ii), d’autre part, l’approche est basée sur le formalisme duquaternion dual qui permet de tenir compte des effets de couplage attitude/mouvement relatif. Des critères orientés mission, illustrent les résultats obtenus au travers d’une campagne de simulation réaliste Increasing attention has grown with regards to Sliding Mode Controllers (SMC). In order to reduce the so-called chattering effect, the Super-Twisting Algorithm (STA) has been proposed, recently. In this work, a controller based on the STA in a backstepping setup, is proposed for spacecraft rendezvous in a circular orbit. A key feature is that the chaser is not treated as a point mass, given that the effects of the flexible modes and propellant sloshing phenomena are considered. The results obtained are taken further, given that the guarantee of robustness against perturbations is not enough when it comes to critical systems, through the second ordersliding mode controllers technique. It is shown that the technique enables to solve to problem of fault tolerant control. The solution is based on the Generalized Super-Twisting Algorithm (GSTA) with an anti-windup strategy and a nonlinear observer and the dual quaternion formalism. The main reason of employing a GSTA is because it offers more robustness against state dependentperturbations (sloshing phenomena and flexible modes) than the STA. In addition, with the help of the anti-windup strategy, the control law does not saturate the thrusters, avoiding instablity when faults occur. The proposed solution is evaluated through a simulation campaign in a high-fidelity non-linear simulator, and mission oriented criteria demonstrate its potential

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Balogoun, Ismaïla. "Contributions à la théorie du contrôle des systèmes de dimension infinie soumis à des perturbations/incertitudes." Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDN0017.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous étudions desproblèmes de stabilisation et de régulation de sortiepour des systèmes de dimension infinie soumisà des perturbations. Tout d’abord, nous considéronsle problème de la stabilisation d’un systèmedynamique abstrait linéaire de dimensions infiniesavec un opérateur de contrôle non borné et soumisà une perturbation située au même endroit que lecontrôle. Pour résoudre ce problème, nous suivonsune stratégie de contrôle par mode glissant. Dansun second temps, nous considérons le problèmede la stabilisation d’un système hyperbolique (uneéquation de transport et un système d’équationsde transport) contrôlé au bord et soumis à uneperturbation située au même endroit que le contrôle.L’objectif ici est de proposer pour ce cas particulierun contrôle qui exige moins pour ce quiest de la sortie. Pour résoudre ce problème, nousproposons un "active disturbance rejection control".Enfin, nous nous intéressons à la constructiond’une fonctionnelle de Lyapunov permettant deprouver la stabilité entrée−état et de resoudre unproblème de regulation de sortie d’une équation deKorteweg-de Vries In this thesis, we study problems ofstabilization and output regulation for infinitedimensionalsystems subjected to disturbances.First, we consider the problem of the stabilizationof an abstract linear infinite-dimensional systemwith unbounded control operators and subject toa matched disturbance. To solve this problem, wefollow a sliding mode control strategy. Secondly, weconsider the problem of the boundary stabilizationof a linear hyperbolic system (a transport equationand a system of transport equations) subjected toa matched disturbance. The objective here is topropose for this particular case a control which requiresmuch less in terms of measurement than thedesign proposed before. To solve this problem, wepropose an active disturbance rejection control. Finally,we are interested in the construction of aninput-to-state stability Lyapunov functional and theoutput regulation of a Korteweg-de Vries equation

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Labbe, Benoit. "A contribution to synchronization of the sliding-mode control-based integrated step-down DC/DC converter." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0120.

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Abstract:

Les téléphones et tablettes de dernière génération embarquent une puissance de calcul numérique très importante nécessitant une puissance électrique d’alimentation toute aussi significative. Afin de réduire la consommation énergétique des composants numériques complexes des terminaux mobiles, des techniques de modulation dynamique de la tension d’alimentation et de la fréquence de fonctionnement du cœur de calcul numérique sont utilisées. Le convertisseur DC/DC qui assure l’alimentation du cœur numérique doit donc faire face à de forts transitoires de charge, de tension de référence et de tension de source. Le contrôle en mode glissant d’un convertisseur DC/DC permet un bon compromis entre les performances transitoires du convertisseur, la réalisation via des composants analogiques et la puissance dissipée par le contrôleur. C’est pourquoi ce type de contrôle apparait être adapté au contrôle de convertisseurs DC/DC alimentant des cœurs numériques. Cette thèse a pour objet l’étude des alimentations sur carte électronique où le contrôleur et l’étage de puissance sont intégrés sur puce tandis que les composants de puissance passifs sont montés sur le circuit imprimé. Le contrôle en mode glissant à fréquence de découpage fixe d’un convertisseur DC/DC a été démontré avec des résultats significatifs. Cependant les performances transitoires d’un tel convertisseur sont amoindries en raison des délais introduits par une fréquence de découpage fixe. Une nouvelle structure de régulation de fréquence de découpage d’un convertisseur DC/DC contrôlé en mode glissant est proposée dans cette thèse. Cette structure régule la fréquence de découpage moyenne du convertisseur tout en maintenant la réponse transitoire du convertisseur asynchrone par rapport à l’horloge de référence. Une analyse de stabilité qui prend en compte les spécificités d’un tel système est aussi proposée. Le convertisseur a été conçu sur un procédé CMOS 130nm de STMicroelectronics. La fréquence de découpage est maintenue volontairement faible pour conserver un rendement élevé avec des composants passifs externes. Le prototype présente un rendement supérieur à 80% entre 2.4mW et 960mW de puissance de sortie Mobile applications necessitate nowadays huge digital-resources. Power management of a digital System-On-Chip (SOC) is based on dynamic voltage scaling. DC/DC converters used to supply the digital SoCs are facing stringent constraints with respect to load-transients, line-transients and reference tracking. Hysteretic control is known as the most convenient control scheme with a fair trade-off between transient performances, analog implementation and power consumption, particularly for one-phase architecture. The thesis focuses on-board DC/DC with a significant constraint on footprint (i.e. on components count and values). Fixed switching-frequency hysteretic control has been experimented with significant results. Transient performances are reduced due to latency introduced in the switching frequency control. The present study focuses on the improvement of the concept as well as its implementation and the analysis of stability. A new analog implementation of the sliding-mode control is presented with switching-frequency control using a particular analog phase-locked-loop but preserve transient performances. The DC/DC converter is implemented in CMOS 130nm by STMicroelectronics. The switching frequency range has been voluntarily limited and excludes the possible integration of passive components for the sake of silicon access. A hybrid demonstrator is presented with efficiency higher than 80\% between 2.4 mW and 960 mW output power

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Gaye, Oumar. "Contrôle du profil de facteur de sécurité dans les plasmas de tokamak en dimension infinie." Angers, 2012. https://theses.hal.science/tel-00774718.

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Abstract:

Les besoins énergétiques croissants de la population mondiale requièrent le développement, la maîtrise et la fourniture de nouvelles formes d'énergie. Dans ce contexte, la fusion nucléaire est une piste de recherche extrêmement prometteuse. Le projet mondial ITER est destiné à démontrer la faisabilité scientifique et technique de la fusion nucléaire comme nouvelle source d'énergie. Un des nombreux verrous tient à la maîtrise de la distribution spatiale du profil de courant dans les plasmas de tokamak, paramètre clé pour la stabilité et la performance des expériences. L'évolution spatiotemporelle de ce courant est décrite par un ensemble d'équations aux dérivées partielles non linéaires. Ce document traite de la stabilisation par un contrôle robuste de la distribution spatiale du profil de courant en dimension infinie. Deux approches sont proposées : la première s'inspire d'une approche de type mode glissant et la seconde (de type proportionnelle et proportionnelle intégrale) est basée sur les fonctions de Lyapunov en dimension infinie. La conception des lois de contrôle est basée sur l'équation 1D de la diffusion résistive du flux magnétique. Les lois de contrôle sont calculées en dimension infinie sans discrétisation spatiale préalables The increasing energy needs of the world population require the development, the control and the supply of new forms of energy. In this context, nuclear fusion is a track of extremely promising research. World project ITER is intended to prove the scientific and technical feasibility of nuclear fusion. One of the many key-goal is the control of the current profile spatial distribution in plasmas of tokamak, which is one of the main parameter for the stability and the performance of the experiments. The spatiotemporal evolution of this current is described by a set of nonlinear partial differential equations. In this document stabilization is proposed considering robust control of current profile spatial distribution in infinite dimension. Two approaches are proposed : the first one is based on sliding mode approach and the second one (of type proportional and proportional integral) is based on the Lyapunov functions in infinite dimension. The design of the control law is based on the 1D equation resistive diffusion of the magnetic flux. The control laws are calculated in infinite dimension without space discretization

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Liu, Jianxing. "Contributions to Adaptative Higher Order Sliding Mode Observers : Application to Fuel Cell an Power Converters." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2014. http://www.theses.fr/2014BELF0232/document.

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Abstract:

Les systèmes piles à combustible de type PEM pour des applications de transport reposent sur un ensemble d’auxiliaires (stockage d’hydrogène, compresseur d’air, convertisseur de puissance, humidificateur, etc) qui assurent le bon fonctionnement du système pile. La mise en place d’observateurs permet de disposer d’un outil pour reconstruire les états non mesurés de ce système; cela permet de mettre en place un contrôle par retour de sortie en vue d’optimiser les performances du système pile et ainsi d'améliorer la détection et l’isolation de défauts (FDI). Cette thèse est basée sur l’étude et la synthèse d'observateurs adaptatifs par mode glissant d’ordre supérieur, pour deux principaux auxiliaires de la pile que sont, le système d'alimentation en air et les convertisseurs de puissance associés à la pile. La première partie de la thèse est consacrée à la synthèse d’observateurs pour la reconstruction des états et à la détection et l’isolation des défauts sur le système d’alimentation en air de la PEMFC. Dans un premier temps, un observateur algébrique par mode glissant d’ordre supérieur est synthétisé pour la reconstruction de la pression partielle de l'oxygène et de l'azote. Dans un deuxième temps, un nouvel observateur adaptatif par mode glissant d’ordre deux est synthétisé pour assurer l'observation simultanée des états, l'identification des paramètres, la surveillance et la reconstruction de défaut dans le circuit d’air. Les performances des observateurs proposées ont été validées grâce à un simulateur Hardware-In-Loop (HIL) du système pile à combustible.Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l’élaboration d’observateurs et de commande par retour de sortie pour les convertisseurs associé au système pile dans une application transport. Ainsi, une commande novatrice par mode glissant d’ordre deux, de type retour de sortie, a été élaborée pour le convertisseur AC/DC. Dans un second temps, un observateur de type modes glissants d’ordre 2 adaptatif est synthétisé pour un convertisseur de type multicellulaire Automotive PEM Fuel Cell systems rely upon a set of auxiliary systems for proper operation, such as humidifier, air-feed compressor, power converter etc. The internal physical states of the latter are often unmeasurable, yet required for their precise control. Observers provide a means of obtaining the unmeasured states of these auxiliary systems for feedback control, optimal energy consumption and Fault Diagnosis and Isolation (FDI). This thesis is based on higher order sliding mode observer design studies for two major PEMFC auxiliary systems found in modern automobiles, the air-feed system and the power electronics system.The first part is focused on robust observation and FDI of the PEMFC air-feed systems. Sliding mode observer design and their applications to FDI have been studied in detail for this purpose and the key observation problems in this system have been identified. Based on this study, two solutions are proposed, a sliding mode algebraic observer for oxygen and nitrogen partial pressures and a novel robust adaptive-gain Second Order Sliding Mode (SOSM) observer based FDI for simultaneous state observation, parameter identification, health monitoring and fault reconstruction of the PEMFC air-feed system. The performance of the proposed observers has been validated on an instrumented Hardware-In-Loop (HIL) test bench.The observation and output feedback control problems of different power electronic converters, commonly found in fuel cell vehicles, are addressed in the next part. Robust output feedback SOSM control for three phase AC/DC converters have been presented. A robust SOSM observer for multi-cell converters has also been designed. The performance of all these designs has been demonstrated through a multi-rate simulation approach. The results highlight the robustness of the observers and controllers against parametric uncertainty, measurement noise and external disturbance

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Chitraganti, Shaikshavali. "On stability and control of random jump linear systems." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0165/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous considérons des problèmes de stabilité et de commande robuste pour une classe de systèmes linéaires à sauts aléatoires. Dans la première partie, nous nous intéressons d'une part à l'analyse de la de systèmes linéaires à sauts Markoviens non-Homogènes en temps, et ceci en temps discret. En particulier, nous considérons le cas où la matrice de probabilité de transition de la chaîne de Markov non-Homogène varie dans un intervalle. En nous appuyons sur des outils issus de l'analyse par intervalles ainsi que de la théorie des graphes, nous obtenons une condition suffisante de stabilité en moyenne quadratique de cette classe de systèmes. D'autre part, nous considérons le problème de stabilité stochastique de systèmes linéaires à temps continu et à sauts aléatoires dépendant de l'état du système. En utilisant une version stochastique de la deuxième méthode de Lyapunov et la formule de Dynkin adaptée à cette classe de systèmes, nous établissons des conditions suffisantes de stabilité en termes d'inégalités matricielles linéaires. Dans la seconde partie de cette thèse, nous étudions le problème de commande prédictive des systèmes à sauts aléatoires sujets à des contraintes de type probabilistes. Nous étudions dans un premier temps un problème de commande à horizon glissant d'un système linéaire discret à sauts dépendant de l'état, soumis à des perturbations aléatoires éventuellement non bornées et à des contraintes de type probabilistes sur l'état du système. Dans un deuxième temps, nous relaxons l'hypothèse d'accessibilité de l'état du système et considérons le problème de commande à horizon glissant basée sur une estimation de l'état du système We address stability and control problems of random jump linear systems (JLSs) that consists of a set of linear systems and the switching among them is governed by a random jump process. In the first part, we consider second moment stability and stabilization of random JLSs. We first consider discrete-Time inhomogeneous Markov JLSs with interval transition probability matrix and obtain a sufficient condition in terms of a spectral radius of a matrix by using results of interval analysis and graph theory. Alternatively, we obtain a convex hull representation of the interval transition probability matrix and give a sufficient condition in terms of linear matrix inequalities, using which we deal with stabilization. Next, we consider a continuous-Time state-Dependent JLS, where the transition rates of the random jump process depend on the state variable and address the problem of stochastic stability and stabilization. Then, we consider the presence of external disturbances and extend our results to H infinity stabilization problem. In the second part, we consider control of random JLSs subject to constraints. We use receding horizon control approach to handle constraints. We first investigate a receding horizon control of discrete-Time state-Dependent JLSs subject to stochastic disturbances and probabilistic constraints. For the same system, we try to extend our approach to the case of imperfect state availability. However, the unavailability of the state makes the formulation of state-Dependent jump process complex. Thus we confine ourselves to discrete-Time homogeneous Markov JLSs with process noise and noisy measurements and address the receding horizon control problem

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Chitraganti, Shaikshavali. "On stability and control of random jump linear systems." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2014. http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/DDOC_T_2014_0165_CHITRAGANTI.pdf.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous considérons des problèmes de stabilité et de commande robuste pour une classe de systèmes linéaires à sauts aléatoires. Dans la première partie, nous nous intéressons d'une part à l'analyse de la de systèmes linéaires à sauts Markoviens non-Homogènes en temps, et ceci en temps discret. En particulier, nous considérons le cas où la matrice de probabilité de transition de la chaîne de Markov non-Homogène varie dans un intervalle. En nous appuyons sur des outils issus de l'analyse par intervalles ainsi que de la théorie des graphes, nous obtenons une condition suffisante de stabilité en moyenne quadratique de cette classe de systèmes. D'autre part, nous considérons le problème de stabilité stochastique de systèmes linéaires à temps continu et à sauts aléatoires dépendant de l'état du système. En utilisant une version stochastique de la deuxième méthode de Lyapunov et la formule de Dynkin adaptée à cette classe de systèmes, nous établissons des conditions suffisantes de stabilité en termes d'inégalités matricielles linéaires. Dans la seconde partie de cette thèse, nous étudions le problème de commande prédictive des systèmes à sauts aléatoires sujets à des contraintes de type probabilistes. Nous étudions dans un premier temps un problème de commande à horizon glissant d'un système linéaire discret à sauts dépendant de l'état, soumis à des perturbations aléatoires éventuellement non bornées et à des contraintes de type probabilistes sur l'état du système. Dans un deuxième temps, nous relaxons l'hypothèse d'accessibilité de l'état du système et considérons le problème de commande à horizon glissant basée sur une estimation de l'état du système We address stability and control problems of random jump linear systems (JLSs) that consists of a set of linear systems and the switching among them is governed by a random jump process. In the first part, we consider second moment stability and stabilization of random JLSs. We first consider discrete-Time inhomogeneous Markov JLSs with interval transition probability matrix and obtain a sufficient condition in terms of a spectral radius of a matrix by using results of interval analysis and graph theory. Alternatively, we obtain a convex hull representation of the interval transition probability matrix and give a sufficient condition in terms of linear matrix inequalities, using which we deal with stabilization. Next, we consider a continuous-Time state-Dependent JLS, where the transition rates of the random jump process depend on the state variable and address the problem of stochastic stability and stabilization. Then, we consider the presence of external disturbances and extend our results to H infinity stabilization problem. In the second part, we consider control of random JLSs subject to constraints. We use receding horizon control approach to handle constraints. We first investigate a receding horizon control of discrete-Time state-Dependent JLSs subject to stochastic disturbances and probabilistic constraints. For the same system, we try to extend our approach to the case of imperfect state availability. However, the unavailability of the state makes the formulation of state-Dependent jump process complex. Thus we confine ourselves to discrete-Time homogeneous Markov JLSs with process noise and noisy measurements and address the receding horizon control problem

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Chen, Hao. "Modeling and control of a marine current energy conversion system using a doubly salient permanent magnet generator." Nantes, 2014. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=83aa318a-2539-4dda-aa76-c57351bf6c09.

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Parmi les énergies marines renouvelables hors éolien posé, toutes naissantes, l’énergie des courants marins (énergie hydrolienne) est susceptible de déboucher sur une exploitation commerciale et industrielle à moyen terme. C’est une énergie intermittente, mais très prévisible, ce qui facilite son intégration au réseau. Les travaux réalisés dans cette thèse rentrent dans ce contexte et ont pour objectif la modélisation et la commande d’une chaîne de conversion d’énergie hydrolienne. Cela nécessite une modélisation multiphysique allant de la ressource jusqu’à l’intégration au réseau électrique, la conception et la commande d’une génératrice innovante à attaque directe et des interfaces d’électronique de puissance associés. Les concepts de turbines hydroliennes, les projets existants ou en cours ainsi que les structures usuelles de chaînes de conversion sont présentés. Les modèles de la ressource et de la turbine sont dressés. Un modèle dynamique d’une génératrice synchrone à aimants permanents doublement saillante basé sur la méthode des éléments finis et la transformation de Park est ensuite développé. Les résultats obtenus sont comparés à ceux d'une génératrice synchrone à aimants permanents classique montrant ainsi l’originalité, la complexité et les principales caractéristiques de la structure proposée. L’impact de la mutuelle inductance entre les phases statoriques sur les performances de la machine est détaillé. Des formes particulières de courants d’alimentation sont recherchés et testés par simulation en vue de délivrer un couple quasi constant et de minimiser les pertes Joule. Différentes stratégies de contrôle sont ensuite élaborées et appliquées à l’ensemble génératrice – convertisseurs bidirectionnels à MLI. Les résultats obtenus en mode de fonctionnement MPPT ou défluxé à l’aide de l’outil de simulation développé sont présentés et discutés pour des cas tests réalistes réalisés sous l’environnement Matlab/Simulink Several techniques to extract and exploit ocean energy have been recently suggested. The most studied ones are: marine current energy, wave energy and ocean ̐thermal energy. This Ph. D. Thesis fits in this context and its main objective is to contribute on control and modelling of a Marine Current Energy Conversion System (MCECS). This requires multi-physics modelling from the hydrokinetic resource to the electricity grid, design and control of an innovative low speed non-conventional generator and its associated power electronic interfaces. At first, turbine concepts, relative projects and usual chain of tidal energy conversion are presented. Tidal current and turbine modelling are secondly addressed. The dynamic modelling of a low speed Double Salient Permanent Magnet Generator (DSPMG) based on finite element method and Park transformations is developed. Results are compared to classical Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) to highlight advantages, originality, complexity and principal characteristics of the proposed structure. Suitable currents are then determined and tested by simulation in order to deliver a quasi-constant torque and minimise Joule losses. The mutual effect on the generator performances is detailed. Finally, several control strategies are applied to DSPMG associated to a bidirectional back-to-back converter and are analysed. The main results, based on the developed marine current turbine simulation tool, are presented and discussed with illustration by several realistic studies and Matlab/Simulink assessment

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Marouf, Alaa. "Contribution à la Commande du Système de Direction Assistée Electrique." Thesis, Valenciennes, 2013. http://www.theses.fr/2013VALE0012.

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La commande du système de Direction Assistée Electrique (DAE) est un défi majeur en raison de ses multiples objectifs et de la nécessitée de réaliser plusieurs mesures pour la mettre en oeuvre. La commande doit assurer : le suivi du couple d’assistance de référence tout en assurant la stabilité du système et sans introduire des retards, l’atténuation des vibrations provoquées par chacune des entrées du système, la transmission des informations de la route au conducteur pour un bon confort et une meilleure sensation de conduite, l’amélioration de la performance de retour au centre. La commande doit également être robuste vis-à-vis des erreurs de modélisation, des incertitudes des paramètres, et des perturbations extérieures. En outre, la mise en oeuvre de la commande nécessite plusieurs mesures telles que : l’angle au volant, l’angle du moteur, la vitesse du moteur, le couple conducteur et le couple de réaction de la route The control of Electric Power Assisted Steering (EPAS) system is a challengingproblem due to the multiple objectives and the need of several pieces of information to implement the control. The control objectives are to generate assist torque with fast responses to driver’s torque commands, insure system stability, attenuate vibrations, transmit the road information to the driver, and improve the steering wheel returnability and free control performance. The control must also be robust against modeling errors and parameter uncertainties. In addition, several pieces of information are required to implement the control, such as steering wheel angle, motor velocity, driver torque and road reaction torque

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Gaye, Oumar. "CONTRÔLE DU PROFIL DE FACTEUR DE SECURITE DANS LES PLASMAS DE TOKAMAK EN DIMENSION INFINIE." Phd thesis, Université d'Angers, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00774718.

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Abstract:

Les besoins énergétiques croissants de la population mondiale requièrent le développement, la maîtrise et la fourniture de nouvelles formes d'énergie. Dans ce contexte, la fusion nucléaire est une piste de recherche extrêmement prometteuse. Le projet mondial ITER est destiné à démontrer la faisabilité scientifique et technique de la fusion nucléaire comme nouvelle source d'énergie. Un des nombreux verrous tient à la maîtrise de la distribution spatiale du profil de courant dans les plasmas de tokamak, paramètre clé pour la stabilité et la performance des expériences. L'évolution spatiotemporelle de ce courant est décrite par un ensemble d'équations aux dérivées partielles non linéaires. Ce document traite de la stabilisation par un contrôle robuste de la distribution spatiale du profil de courant en dimension infinie. Deux approches sont proposées : la première s'inspire d'une approche de type mode glissant et la seconde (de type proportionnelle et proportionnelle intégrale) est basée sur les fonctions de Lyapunov en dimension infinie. La conception des lois de contrôle est basée sur l'équation 1D de la diffusion résistive du flux magnétique. Les lois de contrôle sont calculées en dimension infinie sans discrétisation spatiale préalables

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Malasse, Olaf. "Contribution à la commande numérique robuste d'un actionneur électromécanique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1994_MALASSE_O.pdf.

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Abstract:

La commande des actionneurs électromécaniques occupe un des plus importants secteurs en automatisation des processus industriels. Face à l'imperfection des modèles utilisés (paramètres incertains, temporellement variables. . . ), une validation expérimentale des approches envisagées se révèle indispensable. À partir d'un processus précédemment élaboré, une architecture de commande conviviale (matérielle et logicielle) a été réalisée, pérennisant ainsi l'utilisation du banc d'essais. Les trois premières parties de ce mémoire sont d'ailleurs consacrées à des rappels inhérents à l'étude de cette classe de systèmes, à la description des caractéristiques constructives du processus à notre disposition, ainsi qu'à une présentation de l'architecture de commande du banc d'essais et un guide utilisateur. Suite à ce travail, une comparaison expérimentale de régulateurs réputés robustes permet de confronter deux grandes familles de correcteurs. Aux correcteurs de type linéaire quadratique (LQG, LQG/LTR, LQG/LTR avec pondérations fréquentielles), sont opposés des correcteurs de type adaptatif passif fonctionnant en modes glissants (avec commutations au niveau de l'organe de puissance, ou des gains de contre-réaction). Les trois dernières parties du présent mémoire traitent ainsi de rappels sur les notions relatives à la commande robuste, de la description des commandes utilisées et de l'étude circonstanciée des résultats expérimentaux obtenus

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Liu, Xinyi. "Contribution to adaptative sliding mode, fault tolerant control and control allocation of wind turbine system." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2016. http://www.theses.fr/2016BELF0295/document.

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Abstract:

Les principaux défis pour le déploiement de systèmes de conversion de l'énergie éolienne est de maximiser la puissance électrique produite, malgré les variations des conditions météorologiques, tout en minimisant les coûts de fabrication et de maintenance du système. L'efficacité de la turbine éolienne est fortement dépendante des perturbations de l'environnement et des paramètres variables du système, tels que la vitesse du vent et l'angle de tangage. Les incertitudes sur le système sont difficiles à modéliser avec précision alors qu'ils affectent sa stabilité.Afin d'assurer un état de fonctionnement optimal, malgré les perturbations, le commande adaptative peut jouer un rôle déterminant. D'autre part, la synthèse de commandes tolérantes aux défauts, capables de maintenir les éoliennes connectées au réseau après la survenance de certains défauts est indispensable pour le bon fonctionnement du réseau. Le travail de cette thèse porte sur la mise en place de lois de commande adaptatives et tolérantes aux défauts appliqués aux systèmes de conversion de l'énergie éolienne. Après un état de l'art, les contributions de la thèse sont :Dans la première partie de la thèse, un modèle incertain non linéaire du système de conversion d'énergie éolienne avec un générateur à induction à double alimentation est proposé. Une nouvelles approches de commande adaptative par mode glissant est synthétisée et ensuite appliquée pour optimiser l'énergie issue de l'éolienne.Dans la deuxième partie, une nouvelle commande par modes glissants tolérante aux défauts et basée sur les modes glissants intégrales est présentée. Puis, cette méthode est appliquée afin de forcer la vitesse de la turbine éolienne à sa valeur optimale en prenant en compte des défauts qui surviennent sur l'actionneur The main challenges for the deployment of wind energy conversion systems (WECS) are to maximize the amount of good quality electrical power extracted from wind energy over a significantly wide range of weather conditions and minimize both manufacturing and maintenance costs. Wind turbine's efficiency is highly dependent on environmental disturbances and varying parameters for operating conditions, such as wind speed, pitch angle, tip-speed ratio, sensitive resistor and inductance. Uncertainties on the system are hard to model exactly while it affects the stability of the system. In order to ensure an optimal operating condition, with unknown perturbations, adaptive control can play an important role. On the other hand, a Fault Tolerant Control (FTC) with control allocation that is able to maintain the WECS connected after the occurrence of certain faults can avoid major economic losses. The thesis work concerns the establishment of an adaptive control and fault diagnosis and tolerant control of WECS. After a literature review, the contributions of the thesis are:In the first part of the thesis, a nonlinear uncertain model of the wind energy conversion system with a doubly fed induction generator (DFIG) is proposed. A novel Lyapunov-based adaptive Sliding Mode (HOSM) controller is designed to optimize the generated power.In the second part, a new output integral sliding mode methodology for fault tolerant control with control allocation of linear time varying systems is presented. Then, this methodology has been applied in order to force the wind turbine speed to its optimal value the presence of faults in the actuator

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Chokor, Abbas. "Design of several centralized and decentralized multilayer robust control architectures for global chassis control." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2514.

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Le Contrôle Global du Châssis (CGC) est une tâche cruciale dans les véhicules intelligents. Il consiste à assister le conducteur par l'intermédiaire de plusieurs fonctionnalités automatisées, notamment à des fins de sécurité active et de confort. Etant donné que les dynamiques de ces fonctionnalités sont interconnectées, les performances attendues sont parfois contradictoires. Par conséquent, le CGC consiste à coordonner les différents systèmes ADAS « Advanced Driving Assistance Systems » afin de créer des synergies entre les dynamiques interconnectées pour améliorer les performances globales du véhicule. Plusieurs stratégies de coordination puissantes ont déjà été développées, soit dans le monde académique, soit dans le monde industriel pour gérer ces interconnexions. Du fait que les besoins en matière de sécurité active augmentent d'un côté et que la technologie pouvant être intégrée dans les véhicules évolue, une intense activité de recherche et développement est toujours en cours dans le domaine du contrôle global du châssis. Cette thèse analyse différentes interconnexions dynamiques et développe des nouvelles stratégies CGC dans lesquelles le braquage actif avant, le freinage différentiel actif et les suspensions actives sont coordonnés - tous ensemble ou partiellement afin d'améliorer les performances globales du véhicule, à savoir l'évitement du renversement, la stabilité latérale, le confort de conduite (manœuvrabilité) et confort des passagers. Plusieurs architectures multicouches formées par trois couches hiérarchiques sont proposées. La couche inférieure représente les actionneurs implémentés dans le véhicule qui génèrent leurs entrées de commande en fonction des ordres envoyés depuis la couche intermédiaire. La couche intermédiaire est la couche de contrôle qui est chargée de générer les entrées de contrôle qui minimisent les erreurs entre les variables d'état souhaitées et réelles du véhicule, à savoir les mouvements de lacet, de dérapage, de roulis, de tangage et de soulèvement, quelle que soit la situation de conduite. La couche supérieure est la couche de prise de décision. Elle surveille instantanément la dynamique du véhicule selon différents critères, puis génère des paramètres de pondération pour adapter les performances des contrôleurs en fonction des conditions de conduite, c'est-à-dire pour améliorer la manœuvrabilité, la stabilité latérale, l'évitement du renversement et le confort de conduite du véhicule. Les architectures proposées se diffèrent dans les couches de contrôle et de décision en fonction des actionneurs intégrés proposés. Par exemple, les couches de décisions se diffèrent par les critères qui surveillent la dynamique du véhicule et la manière dont la décision est prise (logique floue ou relations explicites). Les couches de contrôle se diffèrent par leurs structures, où des contrôleurs centralisés et décentralisés sont développés. Dans l'architecture centralisée, un seul contrôleur optimal MEMS Multi-Entrées-Multi-Sorties génère les entrées de commande optimales basées sur la technique de commande LPV/H∞. Dans l'architecture décentralisée, les contrôleurs sont découplés. La technique STSM (Super-Twisting Sliding Mode) est appliquée pour déduire chaque entrée de commande. Les architectures proposées sont testées et validées sur le simulateur professionnel SCANeR Studio et sur un modèle complexe non linéaire du véhicule. La simulation montre que toutes les architectures sont pertinentes pour le contrôle global du châssis. Celle centralisée est optimale, complexe et garantit la stabilité globale, tandis que celle décentralisée ne garantit pas la stabilité globale, mais elle est intuitive, simple et robuste Global Chassis Control (GCC) is crucial task in intelligent vehicles. It consists of assisting the driver by several automated functionalities especially for active safety and comfort purposes. Due to the fact that the dynamics of these functionalities are interconnected, thus the awaited performances are sometimes contradictory. Hence, the main task in GCC field is to coordinate the different Advanced Driving Assistance Systems (ADAS) to create synergies between the interconnected dynamics in order to improve the overall vehicle performance. Several powerful coordination strategies have already been developed either in the academic world or in the industrial one to manage these interconnections. Because the active safety needs are increasing from one side, and the technology that can be embedded into vehicles is evolving, an intense research and development is still involved in the field of global chassis control. This thesis analyzes di_erent dynamics interconnections and develops new several GCC strategies where the Active Front Steering, Active Differential Braking, and the Active Suspensions are coordinated - all together or partially - to improve the vehicle overall performance i.e. the rollover avoidance, the lateral stability, the driving comfort (maneuverability), and the ride comfort. Several multilayer architectures formed by three hierarchical layers are proposed. The lower layer represents the actuators implemented into the vehicle which generate their control inputs based on the orders sent from the middle layer. The middle layer is the control layer which is responsible to generate the control inputs that minimize the errors between the desired and actual vehicle state variables i.e. the yaw, side-slip, roll, pitch, and heave motions, regardless of the driving situation. The higher layer is the decision making layer. It instantly monitors the vehicle dynamics by di_erent criteria, then, it generates weighting parameters to adapt the controllers performances according to the driving conditions i.e. to improve the vehicle's maneuverability, lateral stability, rollover avoidance, and ride comfort. The proposed architectures di_er in the control and decision layers depending on the proposed embedded actuators. For instance, the decision layers di_er in the monitored criteria and the way the decision is taken (fuzzy logic or explicit relations). The control layers di_er in structure, where centralized and decentralized controllers are developed. In the centralized architecture, one single Multi-Input-Multi-Output optimal controller generates the optimal control inputs based on the Linear Parameter Varying (LPV)/H-infinity control technique. In the decentralized architecture, the controllers are decoupled, where the Super-Twisting Sliding Mode (STSM) technique is applied to derive each control input apart. The proposed architectures are tested and validated on the professional simulator « SCANeR Studio » and on a Full vehicle nonlinear complex model. Simulation shows that all architectures are relevant to the global chassis control. The centralized one is optimal, complex and overall stability is guaranteed, while the decentralized one does not guarantee the overall stability, but it is intuitive, simple, and robust

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Carvalho, Antoine. "Contrôle actif de l'ensemble roue-pneu pour la réduction de la transmission vibratoire solidienne." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2024. http://www.theses.fr/2024ISAL0073.

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L’impact du bruit sur l’humain est de plus en plus au centre des problématiques de santé. Dans une politique de compétitivité industrielle intense, ces questionnements sont au cœur du secteur automobile. C’est le cas de celui des pneumatiques. Avec l’essor des véhicules électriques, le bruit de roulement jusqu’alors masqué par d’autres sources de pollutions sonores émanantes des véhicules pose un réel problème de confort pour les passagers. La structure des véhicules, les pneumatiques ainsi que les systèmes de suspensions permettent d’atténuer certains effets indésirables du contact pneu-chaussée à hautes et basses fréquences. Cependant peu de solutions techniques sont déployées pour traiter les phénomènes vibratoires transmis par les ensembles montés entre 200 et 500 Hz. Une des raisons est que ces assemblage roue-pneu présentent une dynamique complexe dépendante de multiples facteurs, tel que la pression de gonflage, le chargement ou encore la vitesse de rotation. Cette thèse est articulée autour de trois axes : l’approfondissement de la compréhension du comportement dynamique des assemblages roue-pneu, la mise au point et maîtrise d’un ensemble de dispositifs expérimentaux, la réalisation d’un système et d’une loi de contrôle permettant de diminuer les efforts transmis dans les moyeux. Des travaux effectués sur 4 différents dispositifs expérimentaux ont permis de minimiser les incertitudes liées à la dynamique évolutive de la structure à contrôler. Ceci permettant de mieux définir le champ d’action de la solution à proposer. Par le biais de ces résultats un réseau de transducteurs piézoélectriques, utilisés comme capteurs et actionneurs, est proposé. Différentes solutions de contrôle robuste ont été proposées, notamment une combinant du contrôle actif et un filtre modal spatial ainsi qu’une autre exploitant un contrôleur à mode glissant. Ces solutions ont d’abord été étudiées numériquement à l’aide de modèle basés sur des données expérimentales. Puis elles ont été testées sur la structure à l’échelle 1:1. En parallèle de ces travaux, des études de robustesse des solutions proposées ont été réalisées. Le système de contrôle le plus avancé est finalement testé dans des conditions réalistes de fonctionnement avec un chargement, un contact avec le pneumatique assimilable à celui obtenu avec la chaussée et avec rotation de l’ensemble. Une atténuation des deux modes ciblés est obtenue pour différentes vitesses de rotation The impact of noise on humans is increasingly at the heart of health issues. In a context of intense industrial competitiveness, these issues lie at the heart of the automotive sector, a truth that also applies to the tire industry. With the rise of electric vehicles, the rolling noise previously masked by other sources of vehicle-related noise pollution poses a real problem for passenger comfort. Vehicle structure, tires, and suspension systems can attenuate some of the undesirable effects of tire-road contact at high and low frequencies. However, few technical solutions have been deployed to address the vibratory phenomena transmitted by tire-wheel assemblies operating between 200 and 500 Hz. One reason for this, these tire-wheel assemblies present complex dynamics dependent on multiple factors, such as their internal pressure, loads, and rotation speed. This thesis is structured around three axes: a deeper understanding of the dynamic behavior of tire-wheel assemblies, the development and control of a set of experimental devices, and the realization of a system and a control law to reduce the forces transmitted in the hubs. Work carried out on four different experimental setups enabled us to minimize the uncertainties associated with the evolving dynamics of the structure to be controlled, thereby allowing for a better definition of the proposed solution's field of action. Based on these results, a network of piezoelectric transducers, used as sensors and actuators, has been proposed. Various robust control solutions have been suggested, including one that combines active control and a spatial modal filter, and another that exploits a sliding-mode controller. These solutions were first studied numerically using models based on experimental data, and then tested on the full-scale structure. In parallel with this work, robustness studies of the proposed solutions were carried out. The most advanced control system was finally tested under realistic operating conditions, involving loading, contact with the tire similar to that obtained with the roadway, and rotation of the assembly. Attenuation of the two target modes was achieved for different rotation speeds

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Majid, Hirsh. "Contribution à l'estimation et à la commande des systèmes de transport intelligents." Thesis, Artois, 2014. http://www.theses.fr/2014ARTO0203/document.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s’inscrivent dans le cadre des Systèmes de TransportIntelligents (STI). Bien que les premières études sur ces systèmes ont commencé dans les années 60, leurdéveloppement reposant sur les techniques de l’information et de la communication, a atteint sa maturitédans le début des années 80. Les STI, sont composés de différents systèmes et intègrent différents concepts(systèmes embarqués, capteurs intelligents, autoroutes intelligentes, . . .) afin d’optimiser le rendementdes infrastructures routières et répondre aux problèmes quotidiens des congestions. Ce mémoire présentequatre contributions dans le cadre du trafic routier et aborde les problèmes de l’estimation et de lacommande afin d’éliminer les problèmes de congestions « récurrentes ». Le premier point traite unproblème crucial dans le domaine des STI qui est celui de l’estimation. En effet, la mise en oeuvre delois de commande pour réguler le trafic impose de disposer de l’ensemble des informations concernantl’évolution de l’état du trafic. Dans ce contexte, deux algorithmes d’estimation sont proposés. Le premierrepose sur l’emploi du modèle METANET et les techniques de modes de glissement d’ordre supérieur. Lesecond est basé sur les CTM (Cell Transmission Models). Plusieurs études comparatives avec les filtresde Kalman sont proposées. La seconde contribution concerne la régulation du trafic. L’accent est mis surle contrôle d’accès isolé en utilisant les algorithmes issus du mode de glissement d’ordre supérieur. Cettecommande est enrichie en introduisant une commande intégrée combinant le contrôle d’accès et le routagedynamique. L’ensemble des résultats, validé par simulation, est ensuite comparé aux stratégies classiquesnotamment le contrôle d’accès avec l’algorithme ALINEA. La troisième contribution traite des problèmesde coordination. En effet, l’objectif est d’appliquer le principe de la commande prédictive pour contrôlerplusieurs rampes d’accès simultanément. L’ensemble des contributions ont été validées en utilisant desdonnées réelles issues en grande partie de mesures effectuées sur des autoroutes françaises. Les résultatsobtenus ont montré un gain substantiel en termes de performances tels que la diminution du trajet, dutemps d’attente, de la consommation énergétique, ainsi que l’augmentation de la vitesse moyenne. Cesrésultats permettent d’envisager plusieurs perspectives nouvelles de développement des recherches dansce domaine susceptibles d’apporter des solutions intéressantes The works presented in this PhD dissertation fit into the framework of Intelligent TransportationSystems. Although the beginnings of these systems have started since the 60s, their development, basedon information and communication technologies, has reached maturity during the early 80s. The ITS usesthe intelligence of different systems (embedded systems, intelligents sensors, intelligents highways, etc.)in order to optimize road infrastructures performances and respond to the daily problems of congestions.The dissertation presents four contributions into the framework of road traffic flow and tackles theestimation and control problems in order to eliminate or at least reduce the “recurrent" congestionsphenomena. The first point treats the problem of traffic state estimation which is of most importance inthe field of ITS. Indeed, the implementation and performance of any control strategy is closely relatedto the ability to have all needed information about the traffic state describing the dynamic behavior ofthe studied system. Two estimation algorithms are then proposed. The first one uses the “metanet"model and high order sliding mode techniques. The second is based on the so-called Cell TransmissionModels. Several comparative studies with the Kalman filters, which are the most used in road traffic flowengineering, are established in order to demonstrate the effectiveness of the proposed approaches. Thethree other contributions concern the problem of traffic flow control. At first, the focus is on the isolatedramp metering using an algorithm based on the high order sliding mode control. The second contributiondeals with the dynamic traffic routing problem based on the high order sliding mode control. Such controlstrategy is enriched by introducing the concept of integration, in the third contribution. Indeed, integratedcontrol consists of a combination of several traffic control algorithms. In this thesis the proposed approachcombines an algorithm of on-ramp control with a dynamic traffic routing control. The obtained results arevalidated via numerical simulations. The validated results of the proposed isolated ramp metering controlare compared with the most used ramp metering strategy : ALINEA. Finally, the last contributiontreats the coordination problems. The objective is to coordinate several ramps which cooperate andchange information in order to optimize the highway traffic flow and reduce the total travel time in theapplied area. All these contributions were validated using real data mostly from French freeways. Theobtained results show substantial gains in term of performances such as travel time, energetic consumptiondecreasing, as well as the increasing in the mean speed. These results allow to consider several furtherworks in order to provide more interesting and efficient solutions in the ITS field

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Harmouche, Mohamed. "Contribution à la théorie de la commande par modes glissants d'ordre supérieur et à la commande des systèmes mécaniques sous-actionnés." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2013. http://www.theses.fr/2013BELF0214/document.

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Abstract:

Les systèmes non linéaires sont si diverses que des outils communs de contrôle sont difficiles à développer. La théorie du contrôle non linéaire nécessite une analyse mathématique rigoureuse pour motiver ses conclusions. Cette thèse aborde deux branches distinctes et bien importantes de la théorie du contrôle non linéaire: le contrôle des systèmes non-linéaires incertains et le contrôle des systèmes sous-actionnés.Dans la première partie, une classe de contrôleurs par mode glissant d’ordre supérieur (MGOS) robuste, basée sur la synthèse de Lyapunov, est développée pour le contrôle des systèmes non-linéaires incertains. Cette classe de contrôleurs est basée sur une classe de régulateurs qui stabilisent une pure chaîne d’intégrateurs en temps fini, et nécessite la connaissance a priori des bornes sur les incertitudes du système. Puis, afin d’éliminer la dépendance liée à la connaissance de ces bornes, un contrôleur par MGOS adaptatif est développé. Dans un deuxième temps, un contrôleur par MGOS homogène universel est développé où il est montré que le degré d’homogénéité peut être manipulé pour obtenir des avantages supplémentaires, tels que la bornitude de la commande, la garantie d’une amplitude minimale de la discontinuité de la commande et la convergence en temps fixe. Les performances des contrôleurs proposés ont été démontrées par des simulations et à travers des résultats expérimentaux sur un système pile à combustible.Dans la deuxième partie de la thèse, deux problèmes de commande de systèmes sous-actionnés sont étudiés. Le premier problème concerne le suivi de chemin global d’un robot mobile avec un point de visée. Le deuxième problème concerne la poursuite de trajectoire globale d’un bateau. Ces deux problèmes sont de nature distincte, cependant, ils sont soumis à des contraintes physiques similaires liées à la bornitude de la commande. Ainsi, les contrôleurs proposés sont basés sur l’utilisation de commandes saturées. Des simulations ont été effectuées pour démontrer les performances de ces contrôleurs Nonlinear systems are so diverse that generalized tools for control are difficult to develop. Nonlinear control theory requires rigorous mathematical analysis to justify its conclusions. This thesis addresses two distinct, yet important branches of nonlinear control theory: control of uncertain nonlinear systems and control of under-actuated systems.In the first part, a class of Lyapunov-based robust arbitrary higher order sliding mode (HOSM) controllers is developed for the control of uncertain nonlinear systems. This class of controllers is based on a class of controllers for finite-time stabilization of pure integrator chain, and requires the limits of the system uncertainty to be known a-priori. Then, in order to eliminate the dependence on the knowledge of these limits, an adaptive arbitrary HOSM controller is developed. Using this new class, a universal homogeneous arbitrary HOSM controller is developed and it is shown that the homogeneity degree can be manipulated to obtain additional advantages in the proposed controllers, such as bounded control, minimum amplitude of discontinuous control and fixed time convergence. The performance of the controllers has been demonstrated through simulations and experiments on a fuel cell system.In the next part, the control of two under-actuated systems is studied. The first control problem is the global path following of car-type robotic vehicle, using target-point. The second problem is the precise tracking of surface marine vessels. Both these problems are distinct in nature; however, they are subjected to similar physical constraints. The solutions proposed for these control problems use saturated controls, taking into account the physical bounds on the control inputs. Simulations have been performed to demonstrate the performance of these controllers

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Rahmani, Mustapha Amine. "Gestion de l'énergie d'une micro-centrale solaire thermodynamique." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT077/document.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet collaboratif MICROSOL, mené par Schneider Electric, et qui oeuvre pour le développement de micros centrales solaires thermodynamiques destinées à la production d'électricité en sites isolés (non connectés au réseau électrique) en exploitant l'énergie thermique du soleil. Le but de cette thèse étant le développement de lois de commande innovantes et efficaces pour la gestion de l'énergie de deux types de micros centrales solaires thermodynamiques : à base de moteur à cycle de Stirling et à base de machines à Cycle de Rankine Organique (ORC). Dans une première partie, nous considérons une centrale solaire thermodynamique à base de machine à cycle de Stirling hybridée à un supercondensateur comme moyen de stockage d'énergie tampon. Dans ce cadre, nous proposons une première loi de commande validée expérimentalement, associée au système de conversion d'énergie du moteur Stirling, qui dote le système de performances quasi optimales en termes de temps de réponse ce qui permet de réduire la taille du supercondensateur utilisé. Une deuxième loi de commande qui gère explicitement les contraintes du système tout en dotant ce dernier de performances optimales en terme de temps de réponse, est également proposée. Cette dernière loi de commande est en réalité plus qu'un simple contrôleur, elle constitue une méthodologie de contrôle applicable pour une famille de systèmes de conversion de l'énergie.Dans une deuxième partie, nous considérons une centrale solaire thermodynamique à base de machine à cycle de Rankine Organique (ORC) hybridée à un banc de batteries comme moyen de stockage d'énergie tampon. Etant donné que ce système fonctionne à vitesse de rotation fixe pour la génératrice asynchrone qui est connectée à un système de conversion d'énergie commercial, nous proposons une loi de commande prédictive qui agit sur la partie thermodynamique de ce système afin de le faire passer d'un point de fonctionnement à un autre, lors des appels de puissance des charges électriques, le plus rapidement possible (pour réduire le dimensionnement des batteries) tout en respectant les contraintes physiques du système. La loi de commande prédictive développée se base sur un modèle dynamique de la machine ORC identifié expérimentalement grâce à un algorithme d'identification nonlinéaire adéquat This Ph.D thesis was prepared in the scope of the MICROSOL project, ledby Schneider Electric, that aims at developing Off-grid solar thermodynamic micro powerplants exploiting the solar thermal energy. The aim of this thesis being the development of innovative and efficient control strategies for the energy management of two kinds of solar thermodynamic micro power plants: based on Stirling engine and based and Organic RankineCycle (ORC) machines.In a first part, we consider the Stirling based solar thermodynamic micro power planthybridized with a supercapacitor as an energy buffer. Within this framework, we propose afirst experimentally validated control strategy, associated to the energy conversion system ofthe Stirling engine, that endows the system with quasi optimal performances in term of settlingtime enabling the size reduction of the supercapacitor. A second control strategy that handlesexplicitly the system constraints while providing the system with optimal performances interm of settling time , is also proposed. This control strategy is in fact more than a simplecontroller, it is a control framework that holds for a family of energy conversion systems.In a second part, we consider the Organic Rankine Cycle (ORC) based thermodynamicmicro power plant hybridized with a battery bank as an energy buffer. Since this system worksat constant speed for the asynchronous generator electrically connected to a commercial energyconversion system, we propose a model predictive controller that acts on the thermodynamicpart of this system to move from an operating point to another, during the load power demandtransients, as fast as possible (to reduce the size of the battery banks) while respecting thephysical system constraints. The developed predictive controller is based upon a dynamicmodel, for the ORC power plant, identified experimentally thanks to an adequate nonlinearidentification algorithm

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Zhang, Lei. "Contribution to robust and adaptive control and observation of linear induction machine : High order sliding mode approach." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCA010.

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Abstract:

Les effets d’extrémité jouent un rôle important dans la modélisation et la commande de la Machine Linéaire à Induction (MLI). Ces phénomènes augmentent significativement la non-linéarité du modèle de la machine et génèrent plusieurs difficultés pour contrôler et observer ses états avec de bonnes performances. Cette thèse aborde trois problématiques distinctes : la commande robuste de la MLI, l’estimation de la vitesse et du flux de la MLI et le contrôle robuste à base d’observateur en utilisant la théorie du mode glissant d’ordre supérieur.Dans la première partie de la thèse, trois contrôleurs robustes assurant la poursuite de trajectoire de la vitesse et du flux pour la MIL ont été développés : le Super Twisting (ST), le Super Twisting Adaptatif (STA) et le Twisting Adaptatif (TA). Ces commandes ont été testées en simulations et leurs performances ont été démontrées. Ainsi, le ST assure un contrôle continu avec convergence à temps fini de l’erreur à zéro malgré les perturbations, sous l’hypothèse que les bornes des incertitudes sont connues. Cette hypothèse est relaxée dans le cas du TA et du STA grâce à leurs propriétés adaptatives.Dans la deuxième partie de la thèse, un nouveau modèle du MLI a été proposé et son observabilité a été démontrée. Ensuite un Observateur par Mode Glissant d’Ordre Deux (MGOD) et un Observateur par Mode Glissant d’Ordre Supérieur (MGOS) ont été synthétisé afin d’estimer la vitesse et le flux du MLI, uniquement en utilisant la mesure des tensions et des courants statorique. La stabilité des deux observateurs a été prouvée par une approche de Lyapunov et leurs performances ont été démontrées à travers des simulations.Dans la dernière partie de la thèse, deux commandes par rejet actif des perturbations sont synthétisées. Ainsi et dans un premier temps, le modèle de la MLI est décomposé en deux sous-systèmes du second ordre. Ensuite, deux contrôleurs (le twisting et le super-twsiting) ont été synthétisés afin d’assurer la poursuite du flux et de la vitesse. Le MGOS est utilisé pour estimer les dérivées du flux et de la vitesse, ainsi que pour l’estimation en temps réel de la perturbation. Les contrôleurs quant à eux assurent la compensation des perturbations et la poursuite des trajectoires du flux et de la vitesse. La stabilité et la convergence des deux commandes proposées ont été prouvées et leurs performances démontrées par simulation Dynamic end effects play an important role in the Linear Induction Machine (LIM) control. They increase significantly the nonlinearity of the machine model and generate several difficulties to control and observe states with good performances. This thesis addresses three distinctissues: LIM robust control, LIM speed and flux estimation and observer-based robust control using higher order sliding mode theory.In the first part, to achieve speed and flux tracking,Super Twisting Controller (STC), Adaptive Super Twisting Controller (ASTC), and Adaptive Twisting Controller (ATC) were proposed and implemented into LIM system with great performance, i.e. finite time convergence and robustness properties. Among them, STC ensures continuous control with finite time convergence of the error to zero despite disturbances, under the assumption that their bounds are known. ATC and ASTC can deal with unknown bounded disturbance thanks to their adaptive properties.In the second part, a novel simplified LIM model was proposed and its observability has been proved. Then, Second Order Sliding Mode Observer (SOSMO) and Adaptive High Order Sliding Mode Observer (HOSMO) were proposed to estimate LIM speed, only by using the measured stator voltages and stator currents. SOSMO observer is based on the super twisting algorithm and its stability has been proved with Lyapunov’s theory, which can guarantee finite time convergence with less chattering. Adaptive HOSMO strategy combines speed adaptive algorithm and HOSMO method together to estimate rotor fluxes and speed simultaneously.In the third part, the LIM is viewed as two second order subsystems. Moreover, only the speed and the flux are supposed to be measured. Based on that two differentcontrollers based on HOSMO were presented in order to achieve flux and speed tracking. In both controllers, the idea of active disturbance rejection control is applied. Hence, the HOSMO is used to estimate the derivatives of the flux and the speed, as well as the disturbance. Then, in order to deal with the uncertainty in the measured variables, two different SM controllers are proposed. Firstly, the TC is applied in the LIM. However, the control signal in this case is discontinuous. Then, in order to provide a continuous control signal, the TC is replaced with STC. The stability and convergence of proposed TC-HOSMO and STC-HOSMO approaches were given and simulation validated their performances

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Alvarez-Palacio, Juan Miguel. "Contrôle commande d'un robot ultra léger gonflable à actionneurs pneumatiques textiles." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE007.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne la modélisation et commande d’un bras ultra léger gonflable, actionné par des vérins pneumatiques textiles. Depuis quelques années, le Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Renouvelables (CEA), en partenariat avec l’entreprise Warein SAS, développent un concept innovant de bras robotisé gonflable pour l’inspection en milieu contraint, dont tous les composants de la structure, y compris les actionneurs, sont fait en tissu. La contrainte de légèreté impose des nouveaux défis qui ont des conséquences sur le contrôle commande : les actionneurs utilisés n’ont jamais été étudiés ni caractérisés, les capteurs articulaires utilisés traditionnellement en robotique ne sont pas adaptés à ce type de structure, les capteurs de pression sont éloignés des actionneurs, et le caractère non linéaire des circuits pneumatiques ainsi que les flexibilités de la structure complexifient la commande de la position de l’organe terminale du robot. La première contribution de cette thèse est liée à la modélisation et la caractérisation des actionneurs utilisés, en confrontant une approche analytique et numérique basée sur des simulations par éléments finis, avec des résultats expérimentaux. La deuxième contribution concerne la proposition d’un capteur articulaire, basée sur l’utilisation d’un réseau de centrales inertielles placées sur chaque segment du bras. Dans ce cadre, une méthode d’estimation d’orientation relative entre deux repères a été proposée en utilisant le formalisme des quaternions. Finalement, la commande d’une des articulations du robot est réalisée avec l’implémentation d’une commande par modes glissants. Ces résultats ouvrent des nouvelles perspectives dans l’instrumentation et le contrôle de robots intrinsèquement sûrs, qui pourront avoir un grand impact non seulement dans la robotique d’inspection mais aussi dans l’interaction avec l’humain This thesis work concerns the modeling and control of an ultra-light inflatable arm, powered by pneumatictextile cylinders. In recent years, the French Atomic Energy and Renewable Energy Commission (CEA), inpartnership with Warein SAS, has been developing an innovative concept of inflatable robotic arms forinspection in a restricted environment, with all the components of the structure, including the actuators, madeof fabric. The constraint of lightness imposes new challenges that have consequences on the control strategy:the actuators have never been studied nor characterized, the joint sensors traditionally used in robotics are notadapted to this type of structure, the pressure sensors are far from the actuators, and the non-linear nature ofthe pneumatic circuits, as well as the flexibility of the structure, make it more complex to control the positionof the robot's end-effector. The first contribution of this thesis is related to the modeling and characterizationof the actuators, by comparing an analytical model and numerical approach based on finite elementssimulations with experimental results. The second contribution concerns the proposal of a joint sensor, basedon the use of a network of Inertial Measurement Units (IMU) placed on each segment of the arm. In thiscontext, a method for estimating the relative orientation between two bodies was proposed using the quaternionformalism. Finally, the control of one of the robot joints is carried out with the implementation of a slidingmode control. These results open new perspectives in the instrumentation and control of intrinsically saferobots, which will have a significant impact not only on inspection robotics but also on close interaction withhumans

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Abaunza, Gonzalez Hernán. "Robust tracking of dynamic targets with aerial vehicles using quaternion-based techniques." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2480/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse est de concevoir des algorithmes de commande et de navigation pour le suivi des cibles dynamiques au sol en utilisant des véhicules aériens. Les quaternions, qui fournissent une alternative aux représentations classiques de la dynamique des véhicules aériens, ont été choisis comme une base pour développer des contrôleurs robustes et des algorithmes de navigation agile, en raison de leurs avantages tels que l'absence de singularités et discontinuités, et leur simplicité mathématique lors de la manipulation des rotations. Les approches de commande explorées à l'aide de quaternions dans cette thèse commencent par le retour d'état, la passivité, et des contrôleurs basés sur l'énergie, jusqu'à des modes glissants, et des approches de saturation en trois dimensions. Ensuite, des stratégies de navigation autonomes et semi-autonomes pour quadrirotors ont été explorées. Un algorithme a été développé pour le pilotage d'un quadrirotor en utilisant des gestes d'un utilisateur portant un bracelet. Afin de faciliter le fonctionnement des multi rotors dans des scénarios défavorables, une stratégie de déploiement agressive a été proposée ou un quadrirotor est lancé à la main avec ses moteurs éteints. Finalement, des techniques de navigation autonomes pour le suivi des cibles dynamiques ont été conçues. Un algorithme de génération de trajectoire basée sur des équations différentielles a été introduit pour le suivi d'un véhicule terrestre tout en décrivant des cercles. Enfin un algorithme de planification de chemin distribué a été développé pour une flottille de drones, afin de suivre de façon autonome des cibles au sol, en résolvant un problème d'optimisation en ligne The objective of this thesis work is to design control and navigation algorithms for tracking of dynamic ground targets using aerial vehicles. Quaternions, which provide an alternative to the classical representations of aerial vehicle dynamics, have been chosen as a basement to develop robust controllers and agile navigation algorithm, due to their advantages such as the absence of singularities and discontinuities and their mathematical simplicity when handling rotations. The quaternion-based control approaches explored in this thesis range from state feedback, passivity, and energy-based controllers, up to sliding modes, and three-dimensional saturation approaches. Then, autonomous and semi-autonomous navigation strategies for quadrotors were explored. An algorithm has been developed for controlling a quadrotor using gestures from a user wearing an armband. To facilitate the operation of multirotors in adverse scenarios, an aggressive deployment strategy has been proposed where a quadrotor is launched by hand With its motors turned off. Finally, autonomous navigation techniques for tracking dynamic targets have been designed. A trajectory generation algorithm based on differential equations has been introduced to track a land vehicle while describing circles. Finally a distributed path planning algorithm has been developed for a fleet of drones to autonomously track ground targets by solving an online optimization problem

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Merheb, Abdel-Razzak. "Diagnostic and fault-tolerant control applied to an unmanned aerial vehicle." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4367/document.

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Abstract:

Les travaux de recherches sur la commande, le diagnostic et la tolérance aux défauts appliqués aux drones deviennent de plus en plus populaires. Il est judicieux de concevoir des lois de commande qui garantissent la stabilité et les performances du drone, non seulement dans le cas nominal, mais également en présence de fortes perturbations et de défauts.Dans cette thèse, un nouvel algorithme bio-inspiré adapté pour la recherche de solutions dans des problèmes d’optimisation est développé. Cet algorithme est utilisé pour trouver les gains des différents contrôleurs conçus pour les drones. La commande par mode glissant est utilisée pour développer deux contrôleurs passifs tolérants aux défauts pour les quadrirotors: un contrôleur par mode glissant augmentée avec un intégrateur, et un contrôleur par mode glissant implémenté en cascade. Parce que les commandes passives ont une robustesse réduite, une commande active par mode glissant est développée. Pour traiter les défauts extrêmes, un contrôleur d’urgence basé sur la conversion du quadrirotor en trirotor est développé. Les commandes actives, passives, et le contrôleur d’urgences sont ensuite intégrés pour former un contrôleur tolérant aux défauts capable de gérer un grand nombre de défaillances tout en garantissant les ressources actionneur et en limitant la charge de calcul du processeur. Finalement, des contrôleurs tolérants aux défauts, actifs et passifs, basés sur des méthodes par mode glissant du premier et deuxième ordre sont développées pour les octorotors. La commande active utilise des méthodes d’allocation de contrôles pour redistribuer les efforts sur les actionneurs sains, réduisant ainsi l’effet du défaut Unmanned Aerial Vehicles (UAV) are more and more popular for their civil and military applications. Classical control laws usually show weaknesses in the presence of parameter uncertainties, environmental disturbances, and actuator and sensor faults. Therefore, it is judicious to design a control law capable of stabilizing the UAV not only in the fault-free nominal cases, but also in the presence of disturbances and faults. In this thesis, a new bio-inspired search algorithm called Ecological Systems Algorithm (ESA) suitable for engineering optimization problems is developed. The algorithm is used over the thesis to find optimal gains for the fault tolerant controllers. Sliding Mode Control theory is used to develop two Passive Fault Tolerant Controllers for quadrotor UAVs: Regular and Cascaded SMC. Because Passive Controllers handle a few numbers of faults, an Active Sliding Mode Fault Tolerant Controller using Kalman Filter is developed. To overcome severe faults and failures, an emergency controller based on the Quadrotor-to-Trirotor conversion maneuver is developed. The Controllers developed so far (Passive, Active, and emergency controllers) are then integrated to form the Integrated Fault Tolerant Controller (IFTC). The IFTC is a powerful controller that is able to handle a wide number of faults, and save actuator resources as well as processor computational effort. Finally, Passive and Active Fault Tolerant Controllers are designed for octorotor UAVs based on First Order and Second Order Sliding Mode Control. The AFTC uses Dynamic and Pseudo-Inverse Control Allocation methods to redistribute the control effort among healthy actuators reducing the effect of fault

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Sidhom, Lilia. "Sur les différentiateurs en temps réel : algorithmes et applications." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00701576.

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Abstract:

La qualité de la dérivation numérique en ligne d'un signal bruité joue un rôle primordial dans diverses applications touchant différents domaines (1D et 2D). Dans le travail présenté, nous nous sommes intéressés aux dérivateurs type "signal". Nos travaux s'inscrivent dans ce contexte et abordent des aspects théoriques et applicatifs. Du point de vue théorique, une étude de deux familles de dérivateurs a été effectuée. En premier lieu, nous avons étudié les dérivateurs de nature algébrique [travaux du projet INRIA-Non-A] et en deuxième lieu les différentiateurs modes glissants d'ordre supérieur [travaux de Levant]. Cette étude nous a permis de décrire les points forts et les points faibles de chacune de ces approches. Suite à cette étude, une nouvelle version des dérivateurs modes glissants a été proposée. Du point de vue applicatif, une première application dans le domaine 1D est présentée et qui consiste à utiliser le dérivateur proposé pour l'identification paramétrique en ligne d'un robot SCARA à deux axes. La méthode d'identification est validée expérimentalement par comparaison des résultats obtenus avec ceux donnés par d'autres méthodes (méthode en ligne et hors ligne). La deuxième application touche au domaine 2D. Dans ce cas, nous proposons l'application du différentiateur pour la détection des contours dans une image. Pour la validation des résultats, différents essais sont réalisés pour différents types de bruits. Une étude comparative avec des méthodes classiques est effectuée. Pour pouvoir tester l'efficacité du différentiateur dans des boucles de commande nous nous sommes intéressés aux systèmes électrohydrauliques. Le système physique étudié est un servo-vérin électrohydraulique à hautes performances ayant différents modes de fonctionnement. Après une succession d'hypothèses effectuées sur le modèle de simulation, des modèles de commande sont fournis. La dernière partie de ces travaux est dédiée à la synthèse de stratégie de commande via la technique du Backstepping pour le positionnement de l'axe électrohydraulique afin de tester l'efficacité l'algorithme proposé dans des boucles de commande. Comme base de comparaison, la version classique des algorithmes modes glissants est aussi utilisée.

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Jabbari, Imed. "Commandes non linéaires sous contraintes pour les Robots Parallèles à Câbles." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0186.

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Abstract:

Cette étude porte sur la commande des systèmes non linéaires sous contraintes pour les robots parallèles à câbles. Ces derniers ont connu un intérêt croissant au cours des vingt dernières années. En effet, les robots à câbles présentent plusieurs avantages par rapport aux robots rigides, à savoir un très grand espace de travail, le déplacement de lourdes charges avec une vitesse et une précision élevée, une faible inertie, une reconfiguration simple et rapide, et enfin un coût de fabrication faible. Les applications sont nombreuses : dans le domaine médical, en biologie, pour étudier le comportement des insectes en vol libre, dans les activités portuaires pour déplacer des conteneurs ou pour la construction de bâtiments. Ce type de système représente un intérêt majeur dans l'analyse et la synthèse des systèmes dynamiques. En effet les robots à câbles, par leur modélisation, représentent une large classe de systèmes éléctro-mécaniques non linéaires avec comme difficulté supplémentaire la résolution d'une contrainte algébrique sur les tensions des câbles. Il est utile de souligner que la commande des robots (à extrémité libre) a été largement traitée/résolue par des approches classiques utilisant des solutions élégantes, la commande des robots à câbles reste un problème difficile à résoudre compte tenu de cette contrainte. Il existe peu de résultats, souvent locaux et heuristiques avec des hypothèses simplificatrices, mais loin d'être une solution satisfaisante. Il est utile de rappeler que la particularité majeure des robots à câbles est que les chaînes cinématiques ne sont pas des segments rigides, mais composés de câbles flexibles. Ces derniers sont attachés, par une extrémité, à la base mobile (ou organe terminal dans le langage industriel) et, par l'autre extrémité, à un actionneur/moteur électrique. Cette particularité introduit une contrainte forte, contrairement aux robots série à extrémité libre, sur les tensions des câbles qui doivent appartenir à une fourchette donnée et positive dans le but d'éviter des cassures ou la formation de ventre. Par conséquent, les enjeux liés au contrôle des robots parallèles à câbles sont non seulement d'amener le robot d'un point à un autre, poursuivre une trajectoire, mais également de satisfaire ces contraintes. Dans cette thèse, on répond à cette problématique par la proposition de lois de commandes simples et efficaces selon deux approches différentes : La première consiste à développer une loi de commande avec convergence en temps fini utilisant la méthode « mode glissant » pour un robot à huit moteurs (déplacement en 3D). Très peu de paramètres sont nécessaires à la mise en œuvre de cette technique, qui nécessite tout de même un algorithme d'optimisation. Les simulations numériques sont prometteuses et donnent des résultats très satisfaisants. La deuxième approche est tout à fait différente et originale, après quelques transformations astucieuses, on écrit la dynamique de l'erreur sous une forme bilinéaire ensuite on a établi une loi de commande temps variant sous des contraintes de saturation. Par l'utilisation d'une fonction de Lyapunov également temps variant, on démontre la convergence exponentielle de l'erreur de poursuite. Ce résultat a été appliqué avec succès aux robots à quatre moteurs (2D) puis à huit moteurs (3D). Il est important de souligner que cette approche, contrairement à la littérature, s'affranchie de l'utilisation des algorithmes d'optimisation qui peuvent parfois poser des problèmes de convergence. Enfin il est utile de souligner que ces résultats ont été validés à travers plusieurs simulations numériques This study concerns the control of nonlinear systems under constraints for parallel robots with cables. These have grown in popularity over the past twenty years. Indeed, cable robots have several advantages over rigid robots, namely a very large workspace, moving heavy loads with high speed and precision, low inertia, simple and fast reconfiguration, and finally low manufacturing cost. The applications are numerous: in the medical field, in biology, to study the behavior of insects in free flight, in port activities to move containers or for the construction of buildings.This type of system represents a major interest in the analysis and synthesis of dynamical systems. Indeed, cable robots, through their modeling, represent a large class of nonlinear electromechanical systems with the additional difficulty of solving an algebraic constraint on cable tensions. It is worth pointing out that the control of (free-end) robots has been largely addressed/solved by classical approaches using elegant solutions, the control of cable robots remains a difficult problem to solve given this constraint. There are few results, often local and heuristic with simplifying assumptions, but far from being a satisfactory solution.It is useful to remember that the main feature of cable robots is that the kinematic chains are not rigid segments, but made up of flexible cables. The latter are attached, at one end, to the mobile base (or terminal device in industrial parlance) and, at the other end, to an electric actuator/motor. This particularity introduces a strong constraint, unlike series robots with free ends, on the tensions of the cables which must belong to a given and positive range in order to avoid breaks or the formation of belly. Therefore, the issues related to the control of parallel robots with cables are not only to bring the robot from one point to another, to follow a trajectory, but also to satisfy these constraints.In this thesis, we answer this problem by proposing simple and effective control laws according to two different approaches:The first consists in developing a control law with convergence in finite time using the “sliding mode” method for a robot with eight motors (moving in 3D). Very few parameters are required to implement this technique, which still requires an optimization algorithm. Numerical simulations are promising and give very satisfactory results.The second approach is quite different and original, after some clever transformations, we write the dynamics of the error in a bilinear form then we establish a time control law varying under saturation constraints. By using a time-varying Lyapunov function, we demonstrate the exponential convergence of the tracking error. This result has been successfully applied to robots with four motors (2D) and then with eight motors (3D). It is important to emphasize that this approach, contrary to the literature, is freed from the use of optimization algorithms which can sometimes pose convergence problems.Finally, it is useful to emphasize that these results have been validated through several numerical simulations

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Ndoye, Bada. "Contribution à la synthèse des lois de commande pour la tolérance aux fautes de la boucle d'air d'un moteur Diesel." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES046.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous abordons la synthèse des lois de commande tolérante aux fautes de la boucle d'air d'un moteur Diesel. Dans ce cadre, las approches proposées s'appuient sur les techniques de commande par modes glissants pour les systèmes non linéaires. La première contribution de ce travail consiste à définir pour le système d'air du moteur Diesel des surfaces de glissement permettant la synthèse des lois de commande SMC (Sliding Mode Control) robustes en se basant sur la condition d'attractivité du régiment glissant. Les lois élaborées agrémentées de stratégies de contrôle moteur de la boucle d'air assurent la régulation locale des actionneurs (EGR et VGT) et globale du circuit d'air du moteur Diesel pour atteindre la tolérance aux fautes. Les résultats de cette première approche en comparaison avec la technique de la commande feedback linéarisante sont satisfaisants. Cependant les performances de cette première approche sont parfois dégradées et cela est dû à l'apparition du phénomène du chattering qui limite les algorithmes SMC1 à gains constants. Afin de réduire ce phénomène, la seconde contribution de ce travail consiste à ajouter à la surface de glissement une action intégrale et à définir une loi adaptative des gains pour la commande discontinue. Cette contribution réduit légèrement le phénomène de chattering en assurant la tolérance aux fautes d'actionneurs (amplitudes bornées) avec une convergence asymptotique en zéro des surfaces de glissement. La troisième contribution de ce travail vise à réduire fortement le phénomène du chattering à travers la synthèse, sur la base de l'algorithme du Super Twisting, d'un contrôleur tolérant aux fautes actionneurs (fuite sur les actionneurs EGR et VGT). Dans cette partie, une extension des travaux de [Moreno et al. , 2008] au moteur Diesel est proposée. La convergence du contrôleur tolérant aux fautes est prouvée à l'aide d'une fonction de Lyapounov quadratique adaptée au système d'air du moteur Diesel.

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Dryankova, Vesela. "Contribution à la commande du flux de trafic autoroutier." Thesis, Artois, 2013. http://www.theses.fr/2013ARTO2008/document.

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Abstract:

Les avancées technologiques, dues à l’avènement des nouvelles technologies d’information etde communication, ont donné naissance au concept des Systèmes de Transport Intelligents (STI).Les objectifs de telles applications consistent à apporter des solutions efficaces pour faire face auxproblèmes quotidiens des phénomènes de congestion. L’importance ainsi que les enjeux socioéconomiquesposés par les congestions imposent d’introduire des solutions innovantes utilisantles avancées récentes dans le domaine de la commande. Les travaux présentés dans cette thèse sesituent dans le cadre des STI et traitent des problèmes de la commande du trafic autoroutier et surles Voies Rapides Urbaines (VRU). Parmi les techniques de commande utilisée, nos travaux se focalisentprincipalement sur le contrôle d’accès isolé. L’objectif d’une telle action de régulation estd’agir sur le débit des rampes d’entrée, via des feux de signalisation, afin de maintenir la densitésur la voie principale aux alentours d’un seuil critique permettant ainsi, une utilisation optimale del’infrastructure autoroutière ou des VRU. L’algorithme proposé repose sur l’utilisation conjointede la platitude différentielle et le concept de la commande par mode glissant d’ordre supérieur. Laprincipale caractéristique de la platitude réside dans sa capacité à assurer une génération de trajectoiressans intégration d’aucune équation différentielle du modèle étudié. L’intérêt de la commandepar mode glissant d’ordre supérieur est de permettre le suivi de trajectoires d’une manière robustemême en présence d’incertitudes et de perturbations typiques aux systèmes de trafic. La pertinencede l’approche proposée est validée via un ensemble de simulations avec des données réelles d’uneportion de l’autoroute A6 du périphérique de Paris. De plus, la validation a été enrichie par l’évaluationde performances basée sur des critères couramment utilisés par les exploitants. L’ensembledes résultats ouvre la voie à plusieurs perspectives d’amélioration et de généralisation de cettecommande à des réseaux routiers plus complexes The technological advances, due to the advent of the new information and communication technologieshave given rise to the Intelligent Transportation Systems (ITS) concept. The objectivesof such applications are to provide effective solutions to deal with the daily problems of congestion.The importance as well as the socio-economic challenges raised by congestion requires theintroduction of innovative solutions based on the latest advances in the automatic control field. Theworks presented in this thesis lie in the frame of ITS and treat the problems of the freeway andUrban Express Routes (UER) control. Among the used control techniques, our works focus mainlyon the isolated ramp metering. The objective of this control measurement is to act on the on-rampflow, through traffic lights, in order to keep the traffic density on the mainstream section around acritical threshold allowing then an optimal use of the freeway or UER infrastructures. The proposedalgorithm rests on the jointly use of differential flatness and high order sliding mode control(HOSMC) concept. The main characteristic of the differential flatness lies in its ability to providea trajectory generation, without integration of any differential equation of the studied model. Onthe other hand, the advantage of HOSMC is to allow a robust trajectory tracking even in the case ofthe presence of uncertainties and disturbances which are typical to traffic systems. The relevanceof the proposed approach is validated through a set of numerical simulations using real-data froma part of the A6 freeway from Paris ring. In addition, the validation step has been enriched by theperformance evaluation based on a set of criteria commonly used by the freeway practitioners. Theobtained results paves the way to several perspectives in order to improve the proposed controlapproach and its generalization for more complex freeway networks

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Mehmood, Adeel. "Modeling, simulation and robust control of an electro-pneumatic actuator for a variable geometry turbocharger." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00827445.

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Abstract:

The choice of technology for automotive actuators is driven by the need of high power to size ratio. In general, electro-pneumatic actuators are preferred for application around the engine as they are compact, powerful and require simple controlling devices. Specially, Variable Geometry Turbochargers (VGTs) are almost always controlled with electro-pneumatic actuators. This is a challenging application because the VGT is an important part of the engine air path and the latter is responsible for intake and exhaust air quality and exhaust emissions control. With government regulations on vehicle pollutant emissions getting stringent by the year, VGT control requirements have also increased. These regulations and requirements can only be fulfilled with precise dynamic control of the VGT through its actuator. The demands on actuator control include robustness against uncertainty in operating conditions, fast and smooth positioning without vibration, limited number of measurements. Added constraints such as nonlinear dynamic behavior of the actuator, friction and varying aerodynamic forces in the VGT render classical control methods ineffective. These are the main problems that form the core of this thesis.In this work, we have addressed the above mentioned problems, using model based control complemented with robust control methods to overcome operational uncertainties and parametric variations. In the first step, a detailed physical model of an electro-pneumatic actuator has been developed; taking into account the nonlinear characteristics originating from air compressibility and friction. Means to compensate for aerodynamic force have been studied and implemented in the next step. These include model parametric adaptation and one dimensional CFD (Computational Fluid Dynamics) modeling. The complete model has been experimentally validated and a sensitivity analysis has been conducted to identify the parameters which have the greatest impact upon the actuator's behavior. The detailed simulation model has then been simplified to make it suitable for control purposes while keeping its essential behavioral characteristics (i.e. transients and dynamics). Next, robust controllers have been developed around the model for the control objective of accurate actuator positioning in presence of operational uncertainty. An important constraint in commercial actuators is that they provide output feedback only, as they are only equipped with low-cost position sensors. This hurdle has been overcome by introducing observers in the control loop, which estimate other system states from the output feedback. The estimation and control algorithms have been validated in simulation and experimentally on diesel engine test benches.

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Mariette, Kevin. "Contrôle en boucle fermée pour la réduction active de traînée aérodynamique des véhicules." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI088.

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Abstract:

Le contrôle actif de l’écoulement à l’arrière des véhicules se déplaçant à grande vitesse est un moyen de diminuer efficacement la consommation énergétique des véhicules par la réduction de la traînée aérodynamique. L’intérêt des méthodes actives est leur possible adéquation avec des conditions environnementales variables pour une modification minimale de la forme des véhicules, contrairement aux systèmes exclusivement passifs (profilage, ailerons aérodynamiques …). Toutefois, le contrôle actif nécessite un apport d’énergie qui réduit sa rentabilité énergétique finale. À l’aide d’essais expérimentaux sur une maquette de véhicule simplifié, cette thèse recherche comment employer un contrôle actif à base de jets pulsés à haute fréquence pour assurer une réduction de traînée de véhicule performante, robuste et énergétiquement rentable. Ces recherches sont axées sur : (i) la compréhension des phénomènes à l’origine de la traînée de pression, (ii) la définition d’un modèle de l’écoulement pour le contrôle, et (iii) l’implémentation expérimentale de méthodes de contrôle de traînée efficaces, robustes et à moindre coût énergétique. Les tests en soufflerie réalisés au cours de cette thèse se basent sur les stratégies de contrôle par mode glissant et de commande par extremum seeking qui permettent de concevoir de nouvelles solutions de réduction de la traînée visant à l’amélioration de la robustesse et de la rentabilité du contrôle par jets pulsés. Cette thèse s’inscrit dans le projet ANR ActivRoad issu de la collaboration de trois laboratoires de recherche : le Laboratoire Ampère (INSA, Lyon), l’Institut Pprime (ENSMA, Poitiers) et le LMFA (Centrale, Lyon) ; et le soutien de deux acteurs industriels : le groupe PSA et Volvo Trucks Active flow control techniques can decrease the aerodynamic drag acting on a vehicle moving at high velocity. Instead of exclusively passive techniques, active control can reduce the pressure drag on a vehicle under a wider range of operating conditions without requiring large modifications of the functional shape of the vehicles. However, active control devices require an additional source of energy, which may decrease the global efficiency of the control. Our work aims to reduce significantly the drag of ground vehicles with efficiency and robustness thanks to high frequency pulsed jet control. We present experimental studies on a simplified bluff body mock-up of a ground vehicle and we seek to understand the phenomena linked to the pressure drag on a vehicle. In this thesis, we propose a modelling methodology of the vehicle’s turbulent wake adapted for control purposes. Finally, we design and test experimentally different closed-loop control methods of the wake with high frequency pulsed air jets. The experimental studies performed in a wind tunnel show the efficient application of sliding mode control and extremum seeking techniques for a robust drag control with energy cost considerations. This thesis was financed by the French National Research Agency (ANR) and contributes to the project ActivRoad involving three French laboratories: Ampère (INSA, Lyon), Pprime Institute (ENSMA, Poitiers), and the LMFA (Centrale, Lyon); and two automotive companies: PSA group and Volvo Trucks

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Mohamed, Ramadan Haitham Saad. "Non-linear control and stabilization of VSC-HVDC transmission systems." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112046/document.

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Abstract:

L'intégration des liaisons à courant continu dans les systèmes électriques permet d’accroitre les possibilités de pilotage des réseaux, ce qui permet d’en améliorer la sûreté et de raccorder de nouveaux moyens de production. Pour cela la technologie VSC-HVDC est de plus en plus plébiscitée pour interconnecter des réseaux non synchrones, raccorder des parcs éoliens offshore, ou contrôler le flux d’énergie notamment sur des longues distances au travers de liaisons sous-marines (liaison NorNed). Les travaux de cette thèse portent sur la modélisation, la commande non-linéaire et la stabilisation des systèmes VSC–HVDC, avec deux axes de travail. Le premier se focalise sur la conception et la synthèse des lois de commandes non-linéaires avancées basées sur des systèmes de structures variables (VSS). Ainsi, les commandes par modes glissants (SMC) et le suivi asymptotique de trajectoire des sorties (AOT) ont été proposées afin d’assurer un degré désiré de stabilité en utilisant des fonctions de Lyapunov convenables. Ensuite, la robustesse de ces commandes face à des perturbations et/ou incertitudes paramétriques a été étudiée. Le compromis nécessaire entre la robustesse et le comportement dynamique requis dépend du choix approprié des gains. Ces approches robustes, qui sont facile à mettre en œuvre, ont été appliquées avec succès afin d’atteindre des performances dynamiques élevées et un niveau raisonnable de stabilité vis-à-vis des diverses conditions anormales de fonctionnement, pour des longueurs différentes de liaison DC. Le deuxième vise à étudier l’influence de la commande du convertisseur VSC-HVDC sur l'amélioration de la performance dynamique du réseau de courant alternatif en cas d’oscillations. Après une modélisation analytique d’un système de référence constitué d’un groupe connecté à un convertisseur VSC-HVDC via un transformateur et une ligne, un contrôleur conventionnel simple PI est appliqué au niveau du convertisseur du système pour agir sur les oscillations rotoriques de la machine synchrone. Cette commande classique garantie une amélioration acceptable des performances dynamiques du système; surtout pour l'amortissement des oscillations de l'angle de puissance de la machine synchrone lors de défauts The integration of nonlinear VSC-HVDC transmission systems in power grids becomes very important for environmental, technical, and economic reasons. These systems have enabled the interconnection of asynchronous networks, the connection of offshore wind farms, and the control of power flow especially for long distances. This thesis aims the non-linear control and stabilization of VSC-HVDC systems, with two main themes. The first theme focuses on the design and synthesis of nonlinear control laws based on Variable Structure Systems (VSS) for VSC-HVDC systems. Thus, the Sliding Mode Control (SMC) and the Asymptotic Output Tracking (AOT) have been proposed to provide an adequate degree of stability via suitable Lyapunov functions. Then, the robustness of these commands has been studied in presence of parameter uncertainties and/or disturbances. The compromise between controller’s robustness and the system’s dynamic behavior depends on the gain settings. These control approaches, which are robust and can be easily implemented, have been applied to enhance the system dynamic performance and stability level in presence of different abnormal conditions for different DC link lengths. The second theme concerns the influence of VSC-HVDC control on improving the AC network dynamic performance during transients. After modeling the Single Machine via VSC-HVDC system in which the detailed synchronous generator model is considered, the conventional PI controller is applied to the converter side to act on damping the synchronous machine power angle oscillations. This simple control guarantees the reinforcement of the system dynamic performance and the power angle oscillations damping of the synchronous machine in presence of faults

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Mohammadridha, Taghreed. "Automatic Glycemia Regulation of Type I Diabetes." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0008.

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Abstract:

Cette thèse étudie le contrôle en boucle fermée pour la régulation de la glycémie du diabète de type 1 (DT1). Deux catégories principales de commande sont conçues: l'une est basée sur un modèle et l'autre non. Pour tester leur efficacité, les deux types sont testés in silico sur deux simulateurs de DT1. Le premier est un modèle à long terme qui est dérivé des données cliniques des sujets de DT1 et le second est le simulateur Uva/Padova. Tout d'abord, la commande sans modèle (CSM) est conçue. Après avoir montré qu'un régulateur proportionnel intelligent (iP) à référence constante peut être mis en défaut sur un simple second ordre, nous avons conçu un régulateur iP à référence variable. Une solution alternative est un régulateur proportionnel-intégral-dérivé intelligent (iPID) à référence constante. Une meilleure performance globale est obtenue avec iPID par rapport à iP et par rapport à un PID classique. Deuxièmement, une commande par modes glissants (CMG) garantie positive est conçue pour la première fois pour la régulation de la glycémie. La conception de cette commande est basée sur un modèle. La commande CMG est choisie pour la régulation de la glycémie en raison de ses propriétés de robustesse bien connues. Cependant, notre contribution majeure est l'assurance d'une commande rigoureusement positive. La commande CMG est conçue pour être positive partout dans un ensemble invariant du sous-système d'insulinémie du plasma. Enfin, un régulateur positif par retour d'état est calculé pour la première fois pour la régulation de la glycémie. Le plus grand ensemble positif invariant (EPI) est trouvé. Non seulement la positivité de la commande est révisée, mais plutôt un contrôle glycémique serré est atteint. Lorsque l'état initial du système appartient à l’EPI, l'hypoglycémie est évitée. Dans le cas contraire, l'hypoglycémie future est prédite pour tout état initial en dehors de l'EPI This thesis investigates closed-loop control for glycemia regulation of Type1 Diabetes Mellitus (T1DM). Two main controller categories are designed: non-model-based and model-based. To test their efficiency, both types are tested in silico on two T1DM simulators. The first is a long-term model that is derived from clinical data of T1DM subjects and the second is the Uva/Padova simulator. Firstly, Model-free Control (MFC) is designed: a variable reference intelligent Proportional (iP) control and a constant reference intelligent Proportional-Integral-Derivative (iPID). Better overall performance is yielded with iPID over iP and over a classic PID. Secondly, a positive Sliding Mode Control SMC is designed for the first time for glycemia regulation. The model-based controller is chosen for glycemia regulation due to its well-known robustness properties. More importantly, our main contribution is that SMC is designed to be positive everywhere in the positively invariant set for the plasma insulin subsystem. Finally, a positive state feedback controller is designed for the first time to regulate glycemia. The largest Positively Invariant Set (PIS) is found. Not only control positivity is respected but rather a tight glycemic control is achieved. When the system initial condition belongs to the PIS, hypoglycemia is prevented, otherwise future hypoglycemia is predicted for any initial condition outside the PIS

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Matraji, Imad. "Contribution à la commande non linéaire robuste des systèmes d'alimentation en air des piles à combustible de type PEM." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00983443.

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Abstract:

La pile à combustible (PàC) est un dispositif qui produit de l'électricité à partir d'une réaction chimique entre l'hydrogène et l'oxygène. Le système à PàC nécessite un certain nombre d'auxiliaires pour fonctionner. Pour cela, un système de commande est indispensable pour optimiser la performance de la PàC.Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à trois types de problématiques de commande de la PàC. La première est celle de l'optimisation de la puissance délivrée par la PàC en contrôlant le rapport d'excès d'oxygène via le débit d'air du compresseur ; en prenant en compte les variations paramétriques, les incertitudes et les perturbations externes. Ce problème est résolu en utilisant la commande non-linéaire par mode glissant d'ordre 2. Deux types d'algorithme sont synthétisés, l'algorithme du mode glissant d'ordre 2 sous-optimal et l'algorithme du Super Twisting adaptatif. Les performances de ces lois de commande ont été validées grâce à un simulateur Hardware In Loop. La deuxième concerne la maximisation de la puissance nette fournie par la pile, tout en maintenant le fonctionnement du compresseur centrifuge dans sa zone nominale et tout en évitant le manque d'oxygène à la cathode, lors des variations rapides de charge. La solution proposée pour résoudre ce problème est un gestionnaire de charge qui consiste en un filtre à coefficient de filtrage ajustable. Deux approches d'ajustement de ce coefficient basées sur la technique de l'Extremum Seeking sont appliquées, comparées et validées expérimentalement. La troisième problématique abordée dans cette thèse est celle de la régulation de la différence de pression entre l'anode et la cathode, lors de variations de charge en présence de variations paramétriques et d'incertitudes. Une solution basée sur un contrôleur multi-variable par mode glissant d'ordre 2 associé à une étude de robustesse est proposée.

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Tran, Van Nhu. "Amélioration de l'agrément de conduite via le pilotage du groupe motopropulseur." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00871807.

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Abstract:

La transmission à double embrayage a été introduite dans les véhicules afin d'améliorer le confort de conduit, l'économie de conduite et de diminuer le temps de changement de vitesses. La gestion du double embrayage joue un rôle important sur le confort de conduite. L'objectif principal de ce travail concerne alors la synthèse des lois de commande du double embrayage en phase de décollage et lors du changement de vitesses. Le mémoire est structuré de la façon suivante : le premier chapitre propose un état de l'art sur le groupe motopropulseur, la modélisation et la commande du groupe motopropulseur. Le second chapitre s'intéresse à la modélisation du groupe motopropulseur à double embrayage : dans une première partie, un modèle complet à simuler est développé, puis la deuxième partie propose une simplification de modèle en vue de la commande. Le troisième chapitre aborde les lois de commande du double embrayage en utilisant la technique de commande par mode glissant pour les systèmes multivariables. Le quatrième chapitre propose l'utilisation des modèles flous du type Takagi-Sugeno pour la synthèse des lois de commande. Dans une première partie, des lois de commande basées sur un modèle Takagi-Sugeno prenant en compte des incertitudes et des perturbations sont établies. Afin d'améliorer la performance de la loi de commande lors du changement de vitesses supérieures, la deuxième partie présente une loi de commande basée sur un modèle de Takagi-Sugeno incertain et perturbé à commutations. Enfin, des résultats de simulation obtenus en considérant le modèle complet développé dans le chapitre 2 sont donnés.

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Hamadi, Hussein. "Fault-tolerant control of a multirotor unmanned aerial vehicle under hardware and software failures." Thesis, Compiègne, 2020. http://www.theses.fr/2020COMP2555.

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Abstract:

Le but de ce travail est de proposer des mécanismes pour les drones multirotors qui permettent d'une part de tolérer des fautes sur le drone, et d'autre part de prendre en compte les effets du vent en extérieur. Les fautes visées comportent des fautes d'actionneurs, de capteurs, mais également des fautes logicielles sur les algorithmes de fusion de données. Dans nos travaux, nous avons développé un contrôleur robuste et un observateur des perturbations extérieures capables de coopérer avec la méthode de reconfiguration des commandes, pour tolérer de façon simultanée les défaillances de moteurs et les perturbations extérieures du vent par des techniques de tolérance aux fautes active. Egalement, nous avons proposé une nouvelle technique de tolérance aux fautes des actionneurs pour un drone octorotor coaxial. Cette technique est basée sur une loi de commande robuste avec des gains reconfigurables "self tuning sliding mode control (STSMC)", où les gains de contrôle sont réajustés en fonction de l'erreur détectée afin de maintenir la stabilité du système. Des expériences à l'intérieur ont été menées pour montrer et comparer notre solution avec deux autres techniques de tolérances aux fautes. L'efficacité et le comportement de chaque méthode ont été étudiés après des injections de fautes successives dans les actionneurs. Les principaux avantages et inconvénients de chaque méthode sont déduits en analysant les résultats obtenus. En outre, nous proposons une approche pour la tolérance aux fautes des capteurs et mécanismes logiciels de fusion de données du drone. Cette approche est basée sur la redondance des capteurs et la diversification des composants logiciels The aim of this work is to propose mechanisms for multirotor drones that allow, on the one hand, to tolerate faults on the drone, and on the other hand to take into account the effects of the wind outdoors. The faults targeted include fault in actuators, sensors, but also software faults on the data fusion algorithms. ln our work, we have developed a robust controller and an exterior disturbance observer capable of cooperating with th, contrai reconfiguration method, to simultaneously tolerate motor failures and exterior wind disturbances through active fault tolerance techniques… We have also proposed a new technique for tolerating actuator faults for a coaxial octorotor drone. This technique is based on a robust command law with reconfigurable "self tuning sliding mode control (STSMC)" gains, where the control gains are readjusted according to the detected error in order to maintain the stability of the system. lndoor experiments are conducted to show and compare our solution with two other fault tolerance techniques. The efficiency and behavior of each method are studied after successive fault injections into the actuators. The main advantages and disadvantages of each method are deduced by analyzing the results obtained. Additionally, we provide an approach for fault tolerance of drone data fusion sensors and software mechanisms. This approach is based on the redundancy of sensors and the diversification of software components

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Dissertations / Theses on the topic 'Contrôle à mode glissant'

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