Dissertations / Theses: 'Contrôle par mode glisant'

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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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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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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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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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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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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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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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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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Abstract:

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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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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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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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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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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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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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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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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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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Li, Bo. "Conception et test de cellules de gestion d'énergie à commande numérique en technologies CMOS avancées." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00782429.

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Abstract:

Les technologies avancées de semi-conducteur permettent de mettre en œuvre un contrôleur numérique dédié aux convertisseurs à découpage, de faible puissance et de fréquence de découpage élevée sur FPGA et ASIC. Cette thèse vise à proposer des contrôleurs numériques des performances élevées, de faible consommation énergétique et qui peuvent être implémentés facilement. En plus des contrôleurs numériques existants comme PID, RST, tri-mode et par mode de glissement, un nouveau contrôleur numérique (DDP) pour le convertisseur abaisseur de tension est proposé sur le principe de la commande prédictive: il introduit une nouvelle variable de contrôle qui est la position de la largeur d'impulsion permettant de contrôler de façon simultanée le courant dans l'inductance et la tension de sortie. La solution permet une dynamique très rapide en transitoire, aussi bien pour la variation de la charge que pour les changements de tension de référence. Les résultats expérimentaux sur FPGA vérifient les performances de ce contrôleur jusqu'à la fréquence de découpage de 4MHz. Un contrôleur numérique nécessite une modulation numérique de largeur d'impulsion (DPWM). L'approche Sigma-Delta de la DPWM est un bon candidat en ce qui concerne le compromis entre la complexité et les performances. Un guide de conception d'étage Sigma-Delta pour le DPWM est présenté. Une architecture améliorée de traditionnelles 1-1 MASH Sigma-Delta DPWM est synthétisée sans détérioration de la stabilité en boucle fermée ainsi qu'en préservant un coût raisonnable en ressources matérielles. Les résultats expérimentaux sur FPGA vérifient les performances des DPWM proposées en régimes stationnaire et transitoire. Deux ASICs sont portés en CMOS 0,35µm: le contrôleur en tri-mode pour le convertisseur abaisseur de tension et la commande par mode de glissement pour les convertisseurs abaisseur et élévateur de tension. Les bancs de test sont conçus pour conduire à un modèle d'évaluation de consommation énergétique. Pour le contrôleur en tri-mode, la consommation de puissance mesurée est seulement de 24,56mW/MHz lorsque le ratio de temps en régime de repos (stand-by) est 0,7. Les consommations de puissance de command par mode de glissement pour les convertisseurs abaisseur et élévateur de tension sont respectivement de 4,46mW/MHz et 4,79mW/MHz. En utilisant le modèle de puissance, une consommation de la puissance estimée inférieure à 1mW/MHz est envisageable dans des technologies CMOS plus avancées. Comparé aux contrôlés homologues analogiques de l'état de l'art, les prototypes ASICs illustrent la possibilité d'atteindre un rendement comparable pour les applications de faible et de moyen puissance mais avec l'avantage d'une meilleure précision et une meilleure flexibilité.

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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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Alseda, Dorothée. "Contrôle de la combustion en mode HCCI (homogeneous charge compression ignition) par une formulation adaptée au carburant." Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2033.

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Abstract:

Dans le contexte de la maîtrise des émissions de gaz à effet de serre et donc de la consommation des carburants, le moteur Diesel occupe une place privilégiée grâce à son meilleur rendement de combustion. Toutefois, les émissions de NOx et de particules sont un de ses handicaps. Pour limiter les émissions de ces polluants à l'échappement, les combustions basses températures comme la combustion HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) représentent des alternatives prometteuses. La combustion HCCI est basée sur l'auto inflammation d'un mélange pauvre air/carburant dilué par de l'EGR. Les émissions de NOx et de particules diminuent d'un facteur de 10 à 100. Cependant, la zone de fonctionnement du moteur restreinte, le contrôle délicat de la combustion, le niveau de bruit et les émissions d'HC et de CO doivent être améliorés pour permettre un développement important de ces nouveaux modes de combustion. Une formulation adaptée du carburant fait partie des axes de progrès. L'objectif de cette thèse est justement de comprendre l'impact de la chimie du carburant pour améliorer le contrôle et l'initiation de la combustion HCCI. Trois dispositifs expérimentaux sont utilisés : un réacteur auto agité, une machine à compression rapide et un banc moteur. L'impact de différentes familles chimiques telles que des oléfines, des acétals et des naphtènes a été étudié. Cette thèse a mis en évidence l'influence de la chimie du carburant sur la combustion HCCI. Ainsi, il a été démontré que les doubles liaisons des oléfines ou bien encore les tensions cycliques des naphtènes constituaient des critères chimiques clés pour améliorer l'initiation et la propagation initiale de la combustion.

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Barthes, Julien. "Adressage et contrôle de nanosources optiques par plasmonique intégrée ou fibrée." Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS011/document.

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Abstract:

Les plasmons polaritons de surface, modes supportés par des nanostructures métalliques permettent de confiner la lumière à des échelles sub-longueurs d’onde. En s’affranchissant de la limite de diffraction, ces modes constituent des pistes intéressantes pour l’adressage et le contrôle de nanosources optiques (molécules, boites quantiques...). Par exemple, un nanofil métallique constitue un guide plasmonique unidimensionnel qui permet d’exciter une nanosource ou encore de coupler deux émetteurs avec des applications possibles pour la réalisation de composants nano-optiques intégrés. En revanche, la perte d’énergie dans le métal diminue la portée de ces dispositifs. Une stratégie consiste donc à travailler sur une configuration hybride : plasmonique et fibre optique, pour coupler efficacement l’émission de la nanosource à un mode de fibre. Ceci ouvre la voie à la réalisation d’une nanosource fibrée de manipulation aisée pouvant être utilisée comme source de photon unique pour la cryptographie quantique ou plus simplement comme une sonde de champ proche optique haute résolution.Après une étude des principaux canaux de relaxation d’une molécule fluorescente à proximité d’un guide plasmonique, nous discutons de l’optimisation du couplage entre l’émetteur et le guide plasmonique en jouant sur sa forme et la longueur d’onde d’émission. Ensuite, nous nous intéressons au comportement d’une structure hybride composée d’une fibre optique étirée et métallisée. Enfin, nous montrons que l’optimisation du transfert d’énergie d’une molécule fluorescente en présence de cette structure permet de collecter plus de 50% de l’énergie lumineuse d’un nano-émetteur posé sur un substrat vers une fibre optique par le truchement d’un plasmon
Surface plasmon polariton (SPP) can confine light on subwavelength dimensions. Since they are not diffraction limited, they are of great interest for addressing and controlling optical nanosources. For example, a metal nanowire defines 1D plasmonic waveguide with a great potential for either addressing or coupling quantum emitters. Therefore, SPP opens great opportunities for integrated optical applications. However, SPP suffer from ohmic losses that jeopardize the applications of plasmonic components. In this context, we study the possibilities provided by an hybrid plasmonic-photonicstructure to couple efficiently an emitter to a fiber mode. Such a structure paves the way for fibered single photon nanosource or high resolution optical probe. In this thesis manuscript, we first study the coupling rate between a fluorescent molecule and a metallic nanowire thanks to Green’s dyad formalism. This leads us to distinguish the different relaxation channels and the enhancement of the energy transferred into the plasmonic guided mode by optimizing the shape of the guide (crystalline nano-wire,slow modes). Then, we investigate the energy propagation in a metal coated taperedoptical fiber. Finally, we achieve an optimal configuration for which more than 50% of the energy emitted by a quantum emitter laid on a substrat is transferred into an optical fiber

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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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Kandil, Mohamed Salah. "Sliding mode control of active magnetic bearings with low losses : a model-free approach." Thèse, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/10166.

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Abstract:

Abstract : Over the past three decades, various fields have witnessed a successful application of active magnetic bearing (AMB) systems. Their favorable features include supporting high-speed rotation, low power consumption, and rotor dynamics control. Although their losses are much lower than roller bearings, these losses could limit the operation in some applications such as flywheel energy storage systems and vacuum applications. Many researchers focused their efforts on boosting magnetic bearings energy efficiency via minimizing currents supplied to electromagnetic coils either by a software solution or a hardware solution. According to a previous study, we adopt the hardware solution in this thesis. More specifically, we investigate developing an efficient and yet simple control scheme for regulating a permanent magnet-biased active magnetic bearing system. The control objective here is to suppress the rotor vibrations and reduce the corresponding control currents as possible throughout a wide operating range. Although adopting the hardware approach could achieve an energy-efficient AMB, employing an advanced control scheme could achieve a further reduction in power consumption. Many advanced control techniques have been proposed in the literature to achieve a satisfactory performance. However, the complexity of the majority of control schemes and the potential requirement of powerful platform could discourage their application in practice. The motivation behind this work is to improve the closed-loop performance without the need to do model identification and following the conventional procedure for developing a model-based controller. Here, we propose applying the hybridization concept to exploit the classical PID control and some nonlinear control tools such as first- and second-order sliding mode control, high gain observer, backstepping, and adaptive techniques to develop efficient and practical control schemes. All developed control schemes in this thesis are digitally implemented and validated on the eZdsp F2812 control board. Therefore, the applicability of the proposed model-free techniques for practical application is demonstrated. Furthermore, some of the proposed control schemes successfully achieve a good compromise between the objectives of rotor vibration attenuation and control currents minimization over a wide operating range.
Résumé: Au cours des trois dernières décennies, divers domaines ont connu une application réussie des systèmes de paliers magnétiques actifs (PMA). Leurs caractéristiques favorables comprennent une capacité de rotation à grande vitesse, une faible consommation d'énergie, et le contrôle de la dynamique du rotor. Bien que leurs pertes soient beaucoup plus basses que les roulements à rouleaux, ces pertes pourraient limiter l'opération dans certaines applications telles que les systèmes de stockage d'énergie à volant d'inertie et les applications sous vide. De nombreux chercheurs ont concentré leurs efforts sur le renforcement de l'efficacité énergétique des paliers magnétiques par la minimisation des courants fournis aux bobines électromagnétiques soit par une solution logicielle, soit par une solution matérielle. Selon une étude précédente, nous adoptons la solution matérielle dans cette thèse. Plus précisément, nous étudions le développement d'un système de contrôle efficace et simple pour réguler un système de palier magnétique actif à aimant permanent polarisé. L'objectif de contrôle ici est de supprimer les vibrations du rotor et de réduire les courants de commande correspondants autant que possible tout au long d'une large plage de fonctionnement. Bien que l'adoption de l'approche matérielle pourrait atteindre un PMA économe en énergie, un système de contrôle avancé pourrait parvenir à une réduction supplémentaire de la consommation d'énergie. De nombreuses techniques de contrôle avancées ont été proposées dans la littérature pour obtenir une performance satisfaisante. Cependant, la complexité de la majorité des systèmes de contrôle et l'exigence potentielle d’une plate-forme puissante pourrait décourager leur application dans la pratique. La motivation derrière ce travail est d'améliorer les performances en boucle fermée, sans la nécessité de procéder à l'identification du modèle et en suivant la procédure classique pour développer un contrôleur basé sur un modèle. Ici, nous proposons l'application du concept d'hybridation pour exploiter le contrôle PID classique et certains outils de contrôle non linéaires tels que contrôle par mode glissement du premier et du second ordre, observateur à grand gain, backstepping et techniques adaptatives pour développer des systèmes de contrôle efficaces et pratiques. Tous les systèmes de contrôle développés dans cette thèse sont numériquement mis en oeuvre et évaluées sur la carte de contrôle eZdsp F2812. Par conséquent, l'applicabilité des techniques de modèle libre proposé pour l'application pratique est démontrée. En outre, certains des régimes de contrôle proposés ont réalisé avec succès un bon compromis entre les objectifs au rotor d’atténuation des vibrations et la minimisation des courants de commande sur une grande plage de fonctionnement.

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Jaafar, Ali. "Contribution à la modélisation, l'analyse et l'optimisation de lois de commande pour convertisseurs DC-DC de puissance." Phd thesis, Supélec, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00644419.

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Abstract:

L'utilisation des convertisseurs de puissance pour des applications de la vie quotidienne devient de plus en plus importante. Les applications technologiques actuelles demandent simultanément un haut niveau de précision et de performance, ainsi les convertisseurs DC-DC ont un rôle très important dans les systèmes nécessitant la conversion et l'adaptation du niveau d'énergie. Nous nous intéressons dans le cadre des travaux de cette thèse à une analyse des approches de modélisation et de synthèse de loi de commande permettant d'assurer la stabilité et un certain niveau de performances dans l'ensemble du domaine de fonctionnement défini par un cahier des charges tout en prenant en compte la problématique de leur application dans un environnement industriel. L'objectif de nos travaux de recherche est donc de proposer des lois de commandes dont la synthèse est fondée sur une approche formalisé {modélisation + commande} en vue d'obtenir des lois de commande adaptées au point de fonctionnement. Les principes exploités sont fondés sur la commande et l'observation par modes glissants d'une part, et sur la théorie de passivité pour la synthèse des lois de commande, complétées par un couple {observateur d'état + estimateur de charge} dont la synthèse est fondée sur l'exploitation des principes d'immersion et invariance, d'autre part. Le souci de la validation expérimentale et de l'implantation des structures de commande avec du matériel disponible industriellement a été en permanence un fil conducteur. Pour démontrer l'efficacité des méthodes proposées, leur application expérimentale a été effectuée sur un convertisseur de type SEPIC. Ce convertisseur présente plusieurs avantages par rapport à autres convertisseurs. Cependant, il reste peu exploité, en dépit de ces avantages, en raison des difficultés pour obtenir des lois commande performantes permettant la stabilisation de sa tension de sortie dans tout l'ensemble du domaine de fonctionnement.

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Naouar, Mohamed Wissem. "Commande numérique à base de composants FPGA d’une machine synchrone : Algorithmes de contrôle du courant." Cergy-Pontoise, 2007. http://biblioweb.u-cergy.fr/theses/07CERG0344.pdf.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est de présenter l’intérêt de l’utilisation des solutions matérielles telles que les FPGA comme support pour l’implantation des algorithmes de commande de machines électriques. Pour ce faire, une approche méthodique basée sur une méthodologie de développement appropriée qui guide le processus d’implantation sur FPGA est d’abord présentée et discutée dans ce mémoire. Cette approche méthodique a permis par la suite la mise en œuvre d’une bibliothèque spécifique d’architectures matérielles réutilisables dédiée à la commande de machines électriques. Elle a aussi permis l’implantation sur cible FPGA de plusieurs algorithmes de contrôle du courant d’une machine synchrone. Il s’agit notamment des contrôles suivants : Contrôle ON/OFF ; Contrôle prédictif ; Contrôle par régulateurs PI ; Contrôle par mode de glissement. Tout au long de ce mémoire, le mode de fonctionnement caractérisant chacune des architectures de contrôle matérielles conçues est étudié et présenté. Par ailleurs, la contribution et l’apport de l’utilisation des composants FPGA pour la réalisation numérique de chaque technique de contrôle de courant sont analysés et discutés
The aim of this work is to present the interest of using hardware solutions such as FPGAs for the digital implementation of control algorithms of electrical machines. For this reason, a methodical approach based on an appropriate design methodology is firstly presented and discussed. This design methodology allowed the realization of a specific library, composed of reusable hardware architectures, which is dedicated to the control of electrical machines. It also allowed the FPGA implementation of several current control algorithms of a synchronous machine. The implemented current control techniques are: ON/OFF current controllers ; Predictive current controllers ; PI current controllers ; Sliding mode current controllers. The operating mode corresponding to each one of the designed hardware architectures is studied and presented throughout this memory. The contribution and the benefits of FPGA components in the control of electrical machines are also analyzed and discussed

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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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Abstract:

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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Messali, Amir. "Contribution to Rotor Position and Speed Estimation for Synchronous Machine Drive Using High Frequency Voltage Injection : Application to EV/HEV Powertrains." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0048.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la chaire Renault/Centrale Nantes sur l’amélioration des performances des véhicules électriques (EV/HEV). Elle est dédiée à la problématique de l’estimation de la position/vitesse des moteurs synchrones à aimants permanents (MSAP) sans capteur mécanique, en utilisant les techniques d’injection de signaux haute fréquence (HF) sur toute la plage de vitesse des MSAP. Dans ce cadre, plusieurs contributions ont été proposées dans les parties de démodulation/traitement du signal et d’algorithmes de poursuite des techniques d’injection HF, afin d’améliorer l’estimation de la position/vitesse des MSAP par rapport aux méthodes existantes. Dans la partie démodulation/traitement du signal des techniques d’injection HF, les contributions ont consisté à proposer des solutions originales permettant de réduire les effets de filtrage dans la chaine d’estimation et de rendre cette dernière indépendante des paramètres (électriques) de la machine. Dans la partie poursuite, les contributions portent essentiellement sur l’exploitation de la fonction signe de l’erreur de position (à la place de l’erreur de position) comme information de mesure, pour estimer la position, la vitesse et l’accélération des MSAP sans capteurs mécaniques avec des observateurs par modes glissants d’ordre 1 (classiques, étapes par étapes et adaptatifs). Les contributions proposées dans les deux parties ont pour avantages d’une part, de robustifier la chaine d’estimation en la rendant indépendante des paramètres électriques et mécaniques. Et d’autre part, d’améliorer la précision et les performances de la chaine d’estimation, et par conséquent du contrôle des MSAP sans capteurs mécaniques, dans les phases transitoires et en régimes permanents avec une méthode de réglage aisée. Les méthodes d’estimation développées ont été testées en simulation et en expérimentation sur un banc d’essai de machines électriques. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence les performances de ces méthodes en terme de suivi de trajectoire et de robustesse sur toute la plage de fonctionnement des MSAP sans capteurs mécaniques
This thesis is part of the Renault / Centrale Nantes Chair on improving the performance of electric vehicles (EV / HEV). It is dedicated to the problem of estimating the position / speed of self-sensing permanent magnet synchronous motors (PMSM) without mechanical sensors, using high frequency (HF) signal injection techniques over the full speed range of PMSM. In this context, several contributions have been proposed in the demodulation / signal processing and tracking algorithms parts of HF injection techniques, in order to improve the estimation of the position / speed of the MSAP compared to the existing methods. In the demodulation / signal processing part of the HF injection techniques, the contributions consisted of proposing original solutions making it possible to reduce the filtering effects in the estimation chain and to make the latter independent of the electrical machine parameters. In the tracking part, the contributions mainly concern the use of the function sign of the position error (instead of the position error) as measurement information, to estimate the position, the speed and the acceleration of self-sensing PMSM with firstorder sliding mode observers (conventional, step-by-step and adaptive). The contributions proposed in both parts have the advantages of robustifying the estimation chain by making it independent of electrical and mechanical parameters on the one hand. On the other hand, they allow improving the accuracy and performance of the estimation chain, and therefore the control of self-sensing PMSM, in transient and steady-state phases with an easy tuning method. The estimation methods developed were tested in simulation and experimentation on a test bench of electrical machines. The results obtained made it possible to highlight the performances of these methods in terms of trajectory tracking and robustness over the entire operating range of PMSM self-sensing control

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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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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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Le, Minh-Quyen. "Development of bilateral control for pneumatic actuated teleoperation system." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00717743.

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Abstract:

The aim of this thesis is to investigate the development and control of electro-pneumatic actuators in a haptic teleoperation system. For controlling the mass flow rate of such actuators, two types of valve technology are sudied, i.e. solenoid (on/off) valve and proportional servovalve. The servovalves have found widespread applications in which high accuracy of force/position control are needed. They are however typically expensive due to the requirements of high-precision manufacturing. Therefore, the low-cost solenoid valves can be an alternative to the servovalves for achieving acceptable-performance pneumatic control. Generally, the highly nonlinear of the pneumatic actuator is heightened when it uses on/off solenoid valves instead of servovalves. In this case, precise control is challenging due to the discrete-input nature of the system. Our first objective is to demonstrate that it is possible to design an acceptable performance teleoperation system using master-slave robots that have pneumatic actuators equipped with only inexpensive on/off solenoid valves. To control efficiently the switching valves, several control approaches have been proposed, namely pulse width modulation (PWM), hybrid algorithm, and sliding mode control. A hybrid control theory, which includes more switching control modes, than PWM, allows to reduce the chattering problem and improve the energy consumption of the valves. Another strategy (i.e. a sliding mode control), which does not depend on the pneumatic model, is proposed. This control stratgy allows to perform not only the transparent analysis but also the stability analysis. In order to improve the dynamic performance and reduce the chattering problem in solenoid valve actuated pneumatic teleoperation systems, a five-mode sliding control scheme has been used, which can be considered as an extension of the three-mode sliding controller. Our study demonstrates that by increasing the number of possible control actions for the valves, we can reduce the valves' switching activities, hence improving the valve's life times at no cost to teleoperation transparency. The second objective of the thesis involves in implementing the proportional servovalves on the pneumatic teleoperation system. A comparison related to the teleoperation performance between an on/off valve and a servovalve is carried out. In experiments, it is observed that with the bilateral teleoperation architecture employing solenoid valves or servovalves, satisfactory force and position tracking between the master and the slave is obtained. In bilateral teleoperation control, force sensors are often omitted to save cost and to lessen weight and volume. Therefore, another aspect of our work consists in using observers for an estimation of operator and environment forces. Experimental results show that acceptable teleoperation transparency based on a simple Nicosia observer and a tangent linear control approach can be achieved.

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Erza, Mehran. "Contribution à l’étude des non-linéarités au sein d’une association amplificateur-transducteur : atténuation des distorsions par un mode de contrôle en courant." Thesis, Le Mans, 2013. http://www.theses.fr/2013LEMA1032/document.

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Abstract:

Ce travail réalisé au LAUM, concerne en premier lieu la caractérisation des distorsions, notamment non linéaires,observables sur des haut-parleurs en vue de les miniaturiser.En outre l’étude se rapporte au mode de contrôle de tels transducteurs au regard des avantages et des inconvénients présentés par l’électronique d’un pilotage en intensité.Après rappel des principales définitions permettant d’appréhender les mesures électroacoustiques, la structure et les propriétés des haut-parleurs font l’objet d’une première analyse, discutée dans le cadre des hypothèses de linéarité.Les exemples et les caractéristiques décrits en termes de fonctions de transfert sont présentés autour d’un transducteur générique de l’état de la technique. Les principes de la commande en courant sont ensuite présentés, compte tenu des caractéristiques globales des amplificateurs opérationnels de puissance disponibles actuellement. En maintenant l’intégrité de l’indice de contrôle en courant (Control Drive Index), la réjection du pic de résonance mécanique et des hautes fréquences sont discutés autour de structures de filtrages, soit incorporées à la boucle de feedback et adaptées au transducteur, soit disposées en feed forward. Au-delà de ces considérations de premier ordre les comportements non linéaires sont examinés. Après une analyse fondamentale se rapportant aux définitions et aux caractéristiques de non-linéarité, une évaluation analytique en régime mono fréquentiel est présentée, pour un transducteur commandé en courant. L’analyse est ensuite généralisée au moyen de modèles numériques originaux réalisés sous Simulink®, PSpice® et SLPS avec des sollicitations bitonales.Considérant divers dispositifs de l’état de la technique, des résultats conformes à ceux de la littérature récente et validés par l’expérience sont obtenus. Ainsi, les prototypes de micro haut-parleurs réalisés au laboratoire seront à court terme caractérisés avec plusieurs modes de conditionnement
Undertaken with the LAUM, this work aims at first tocharacterize non linear distortions relative to electrodynamicloudspeakers with a view to miniaturizing units designed in thelaboratory. Furthermore, a special point about the advantages and drawbacks resulting from voltage or current driving has been investigated. After a brief review about the prominent definitions used in thefield of electro-acoustics, the main properties and specificitiesof transducers are discussed while considering at first linear devices. Considering a generic transducer of the state of theart, the main parameters are given in terms of transfer functions. Then, a current-driving policy is discussed whiletaking account of the actual power operational amplifier properties. Furthermore, the rejection of the mechanical resonance is investigated without any kind of alteration of theideal infinity of the Control Drive Index value. Specific filtering structures are calculated regarding a given transducer and considered either in feedforward or feedback arrangements within the circuitry. After such a first order analysis non linear behaviours areconsidered. At first a straightforward typology of non linearsystems is presented so as to highlight the most importantdefinitions. Then, a special analytical approach is given,allowing us to analyse the harmonic generation from a currentdriven loudspeaker with a mono frequency regime. Such anapproach is extended and generalized by way of original numerical models designed with Simulink®, PSpice® and SLPSsoftware, considering bi tonal stimuli signals. Then, such anapproach is considered with transducers and amplifiers of thestate of the art, allowing us to validate the whole relevantrationale. Thus, the micro speakers actually developed in thelaboratory should be investigated and optimized in the shortrun, considering their relevant electronic conditioning policy

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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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Quintanar, Guzmán Serket. "Nonlinear observation and control of a lightweight robotic manipulator actuated by shape memory alloy (SMA) wires." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0050/document.

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Abstract:

Au cours de la dernière décennie, l’industrie des véhicules aériens sans pilote (UAV) a connu une croissance et une diversification immenses. De nos jours, nous trouvons des applications basées sur les drones dans un large éventail d’industries, telles que les infrastructures, l’agriculture, les transports, etc. Ce phénomène a suscité un intérêt croissant dans le domaine de la manipulation aérienne. La mise en œuvre de manipulateurs aériens dans l'industrie des UAV pourrait générer une augmentation significative du nombre d'applications possibles. Cependant, la restriction de la charge utile disponible est l’un des principaux inconvénients de cette approche. L'impossibilité d'équiper les drones de bras robotiques industriels puissants et habiles a suscité l'intérêt pour le développement de manipulateurs légers adaptés à ces applications. Dans le but de fournir une solution légère alternative aux manipulateurs aériens, cette thèse propose un bras robotique léger actionné par des fils en alliage à mémoire de forme (SMA). Bien que les fils SMA représentent une excellente alternative aux actionneurs conventionnels pour les applications légères, ils impliquent également une dynamique hautement non linéaire, ce qui les rend difficiles à contrôler. Cherchant à présenter une solution pour la tâche difficile de contrôler les fils SMA, ce travail étudie les conséquences et les avantages de la mise en œuvre des techniques de commande par retour d’état. L'objectif final de cette étude est la mise en œuvre expérimentale d'un contrôle à rétroaction d'état pour la régulation de la position du bras robotique léger proposé. Tout d'abord, un modèle mathématique basé sur un modèle physique du comportement des câbles SMA est développé et validé expérimentalement. Ce modèle décrit la dynamique du bras robotique léger proposé du point de vue de la mécatronique. Le bras robotique proposé est testé avec trois contrôleurs de retour de sortie pour le contrôle de position angulaire, à savoir un PID, un mode coulissant et une commande adaptative. Les contrôleurs sont testés dans une simulation MATLAB, puis mis en œuvre et testés expérimentalement selon différents scénarios. Ensuite, afin de réaliser la mise en œuvre expérimentale d’une technique de commande par retour d’état, un observateur d’état, à entrée inconnue, est développé. Premièrement, un modèle observable sans commutation avec une entrée inconnue est dérivé du modèle présenté précédemment. Ce modèle prend comme entrée inconnue le taux de fraction de martensite du modèle d'origine, ce qui permet d'éliminer les termes de commutation dans le modèle. Ensuite, un observateur, à entrées inconnues, basé sur le filtre de Kalman étendu et sur l’observateur à mode glissant est développé. Cet observateur permet l’estimation simultanée de l’état et des entrées inconnues. Les conditions suffisantes de convergence et de stabilité sont établies. L'observateur est testé dans une simulation MATLAB et validé expérimentalement dans différents scénarios. Enfin, une technique de commande par retour d’état est testée en simulation et implémentée de manière expérimentale pour le contrôle de position angulaire du bras robotique léger proposé. Elle est basée sur la résolution d’une équation de Riccati (SDRE). En conclusion, une analyse comparative quantitative et qualitative entre une approche de commande par retour de sortie et la une de commande par retour d’état mis en œuvre est effectuée selon plusieurs scénarios, y compris la régulation de position, le suivi de position et le suivi de charges utiles changeantes
In the last decade, the industry of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) has gone through immense growth and diversification. Nowadays, we find drone based applications in a wide range of industries, such as infrastructure, agriculture, transport, among others. This phenomenon has generated an increasing interest in the field of aerial manipulation. The implementation of aerial manipulators in the UAV industry could generate a significant increase in possible applications. However, the restriction on available payload is one of the main setbacks of this approach. The impossibility to equip UAVs with heavy dexterous industrial robotic arms has driven the interest in the development of lightweight manipulators suitable for these applications. In the pursuit of providing an alternative lightweight solution for the aerial manipulators, this thesis proposes a lightweight robotic arm actuated by Shape Memory Alloy (SMA) wires. Although SMA wires represent a great alternative to conventional actuators for lightweight applications, they also imply highly nonlinear dynamics, which makes them difficult to control. Seeking to present a solution for the challenging task of controlling SMA wires, this work investigates the implications and advantages of the implementation of state feedback control techniques. The final aim of this study is the experimental implementation of a state feedback control for position regulation of the proposed lightweight robotic arm. Firstly, a mathematical model based on a constitutive model of the SMA wire is developed and experimentally validated. This model describes the dynamics of the proposed lightweight robotic arm from a mechatronics perspective. The proposed robotic arm is tested with three output feedback controllers for angular position control, namely a PID, a Sliding Mode and an Adaptive Controller. The controllers are tested in a MATLAB simulation and finally implemented and experimentally tested in various different scenarios. Following, in order to perform the experimental implementation of a state feedback control technique, a state and unknown input observer is developed. First, a non-switching observable model with unknown input of the proposed robotic arm is derived from the model previously presented. This model takes the martensite fraction rate of the original model as an unknown input, making it possible to eliminate the switching terms in the model. Then, a state and unknown input observer is proposed. This observer is based on the Extended Kalman Filter (EKF) for state estimation and sliding mode approach for unknown input estimation. Sufficient conditions for stability and convergence are established. The observer is tested in a MATLAB simulation and experimentally validated in various different scenarios. Finally, a state feedback control technique is tested in simulation and experimentally implemented for angular position control of the proposed lightweight robotic arm. Specifically, continuous and discrete-time State-Dependent Riccati Equation (SDRE) control laws are derived and implemented. To conclude, a quantitative and qualitative comparative analysis between an output feedback control approach and the implemented state feedback control is carried out under multiple scenarios, including position regulation, position tracking and tracking with changing payloads

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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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Camelin, Patrice. "Génération et contrôle d'impulsions localisées dans les lasers à semiconducteurs." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017AZUR4120/document.

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Abstract:

Les Structures localisées (SLs) apparaissent dans les milieux dissipatifs nonlinéaires ayant un grand rapport d'aspect et où plusieurs solutions coexistent pour la même gamme de paramètres. Elles ont des longueurs de corrélations bien plus courtes que la taille du système ce qui en fait des objets individuellement adressables. Les SLs ont été largement étudiées dans les résonateurs optiques pour leur potentiel dans le traitement tout-optique d'information. Nous focalisons nos recherches sur les structures localisées temporelles obtenues dans un laser à blocage de modes passif. Il s'agit, plus spécifiquement, d'un laser à Cavite Verticale Émettant par la Surface (VCSEL) monté dans une cavité externe délimitée par un Miroir Semiconducteur à Absorption Saturable (SESAM). Nous montrons que les pulses émis par ce système peuvent être individuellement allumés et éteints par le biais d'impulsions électriques dans le courant de pompage. Nous étudions la possibilité de déplacer ces pulses l'un par rapport à l'autre et/ou de reconfigurer leur disposition dans la cavité à l'aide d'une modulation du paramètre de pompage. Ceci nous a permis de découvrir un nouveau paradigme pour la dynamique pour les SLs, jusqu'ici étudiées seulement dans les systèmes à symétrie de parité (systèmes spatiaux et résonateurs à Fibre de (type Kerr). En effet, dans notre système, le temps de réponse fini du milieu semiconducteur introduit la causalité dans la cavité, brisant ainsi la symétrie de parité du système. Ceci a des conséquences très importantes sur la vitesse de propagation des SLs, sur leurs formes et sur leurs interactions. Dans la partie finale de ma thèse, inspiré par le résultat obtenu dans ce système, je m'intéresser à l'implémentationdes SLs spatio-temporelle, aussi appelées Balles de Lumière (BLs). En effet, une version similaire de ce système a servi pour implémenter des SLs dans la section transverse du résonateur, ce qui en fait un bon candidat pour générer des BLs. Nous étudions donc les modifications à apporter pour atteindre ces structures. Les indications obtenues ont suggéré de remplacer le VCSEL par un dispositif similaire mais incapable de laser sans un miroir externe. Ce dispositif, appelé demi-VCSEL ou VECSEL et son SESAM compatible ont été fabriqués par l'Institut d'Electronique et des Systèmes de Montpellier. L'optimisation des caractéristiques de ces dispositifs permet d'atteindre le régime de localisation temporelle, ce qui est un résultat prometteur vers les Balles de Lumière
Localized Structures (LS) appear in non-linear dissipative mediums with a large aspect ratio and where several solutions coexist for the same range of parameters. They have a correlation length much shorter than the size of the system which makes them individually addressable objects. LS have been widely studied in optical resonators for their potential in all-optic informations processing. We focus our study on Temporal Localized Structures in a Passive Mode-Locked Laser. More specifically, we study a Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser (VCSEL) coupled in an external cavity with a Semiconductor Saturable Absorber Mirror (SESAM). We show that pulses emitted by this system can be individually turned on and off using electrical pulses in the bias current. We study the possibility to move those pulses and/or to reconfigure their positions in the cavity thanks to a modulation of the bias current. We were able to discover a new paradigm for the dynamics of LS, studied until now only in system with parity symmetry (spatial system et Kerr fiber resonator). Indeed, in our system, the finite response time of the semiconductor medium brings causality in the cavity, and so breaks the parity symmetry of the system. This fact has important consequences on the LS drifting speed, on their shapes and their interactions. In the last part of my thesis, inspired by the results we obtain in this system, we focus on the implementation of spatio-temporal LS, also called Light Bullet (LB). Indeed, a similar system was used to implement LS in the transverse section of the resonator, so it can be a good candidate to generate LB. So we study the modification needed to obtain those structures. The results suggested to replace the VCESL by a similar device but that can't lase without external mirror. This device, called half-VCSEL or VECSEL, and its compatible SESAM, were design the Institut d'Electronique et des Systèmes of Montpellier. The optimization of the characteristic of those devices allows to get a regime of temporal localization, which is a promising towards the Light Bullets

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Ben, Abdelghani Afef. "Minimisation des courants de mode commun dans les variateurs de vitesse asynchrones alimentés par onduleurs de tension multicellulaires." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT021H.

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Abstract:

Ce travail traite l'utilisation des degrés de liberté qu'offre les onduleurs de tension multicellulaires pour la réduction des courants de mode commun dans les variateurs asynchrones. Nous présentons les topologies d'onduleurs multiniveaux les plus utilisées. Nous décrivons les composantes de mode commun, et leurs effets sur les roulements des machines et les solutions matérielles pour palier ces défauts. Un modèle du circuit de mode commun d'une machine asynchrone est ensuite proposé. L'analyse des onduleurs multicellulaires permet la conception de stratégies de commande, qui selon la parité du nombre de cellules, permet d'annuler ou de réduire les courants de mode commun. L'approche proposée est intégrée dans différentes stratégies de commande des machines asynchrones: Elle est validée pour un onduleur à 2 cellules avec une commande vectorielle classique, et est intégrée expérimentalement dans l'algorithme CODIFI avec un onduleur à 3 cellules alimentant une machine asynchrone 22kW.

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Toumi, Sana. "Contribution à la commande résiliente aux défaillances des convertisseurs statiques et à la démagnétisation de la génératrice synchrone à aimants permanents d'une hydrolienne." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0120/document.

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Abstract:

De nos jours, l’exploitation des énergies renouvelables afin de générer de l’électricité est en croissance soutenue puisqu’elles sont à ressource illimitée, gratuites et ne provoquent pas de déchets ou d’émissions polluantes. Dans cette thèse, on se propose d’étudier l’un de ces types d’énergie à savoir l’énergie issue des courants marins. Il s’agit plus particulièrement de s’intéresser à la commande tolérante aux défauts des systèmes de récupération de l’énergie des courants marins. Le potentiel de la production d'électricité à partir des courants marins est estimé à une production de 100 GW dans le monde. Cependant, ces chaînes de conversion d’énergie sont exposées et soumises à des contraintes fonctionnelles et environnementales importantes et sévères. Ces contraintes favorisent inévitablement la dégradation des performances des différents blocs fonctionnels de ces systèmes et l’accélération de leur processus de vieillissement, conduisant ainsi à l’apparition des défauts d’origines mécaniques et/ou électriques. Ainsi, la mise en place des techniques de commande tolérantes aux défauts de ces systèmes permettra d’améliorer la fiabilité, les performances et réduire les coûts relatifs au fonctionnement en mode dégradé et aux opérations de maintenance. Le but des travaux de cette thèse est l’étude, la modélisation et la simulation d’une chaîne de conversion hydrolienne à vitesse variable dans le cas sain et le cas d’un défaut (soit au niveau de la machine synchrone à aimants permanents (défaut de la désaimantation) ou au niveau du convertisseur statique (défaut d’un circuit ouvert d’un interrupteur). Il s’agira donc d’étudier les différentes commandes tolérantes aux défauts utilisées en cas d’un défaut au niveau de la génératrice ou au niveau de l’électronique de puissance associée
Nowadays, the exploitation of renewable energies in order to generate electricity is growing steadily because they are unlimited resources, free and don’t cause waste or polluting emissions. In this context, it is proposed to study one of these types of energy, which is marine currents energy. In particular, we are interested in fault-tolerant control of tidal turbines. The potential for power generation from marine currents is estimated at 100GW in the world. However, tidal turbines are submitted to severe operational and environmental constraints. These constraints inevitably will lead to these systems performance degradation and the acceleration of their aging process, thus leading to the occurrence of mechanical and/or electrical faults. The implementation of fault-tolerant control techniques will improve the tidal turbines reliability, performance, and reduce costs relating to maintenance operations. The aim of this thesis is to study, model, and simulate a tidal turbine system in healthy and faulty conditions (either in the converter (switch open circuit) or in the permanent magnet synchronous generator (magnet failure). Various fault-tolerant control approaches are therefore evaluated and compared under these specific failure It will therefore be necessary to study the various fault-tolerant controls used in the event of a fault in the generator or in the associated power electronics

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Maire, du Poset Aline. "Hydrogels de polygalacturonate réticulés par les ions Fe2+ : impact du mode d'association local sur les mécanismes de gélification, contrôle de la structure multi-échelle et des propriétés mécaniques." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCK029/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse décrit la formulation d'hydrogels de polygalacturonate (polyGal) réticulés par les cations Fe2+, ainsi que leur caractérisation expérimentale depuis les échelles moléculaires jusqu'aux échelles macroscopiques, en utilisant notamment la spectroscopie d'absorption X (EXAFS), la diffusion de neutrons aux petits angles (DNPA) ainsi que des mesures de rhéologie. Nous avons élaboré un protocole de gélification robuste permettant d'obtenir des gels cylindriques reproductibles qui présentent des gradients de concentrations contrôlés depuis leur partie basale jusqu'à leur partie apicale. Le rapport R = [Fe]/[Gal] a une valeur constante de 0,25 tout au long du gel, ce qui prouve que les cations Fe2+ s'associent avec 4 unités galacturonate. La confrontation des résultats d’EXAFS et de dynamique moléculaire a démontré que ces associations se font via le modèle ''egg-box''. Les mécanismes de réticulation qui contrôlent la structure du réseau formée par les chaînes aux échelles locales sont donc les mêmes dans l'ensemble du gel, ce qui est confirmé par les mesures de DNPA. La formation des gradients de concentration macroscopiques provient des mécanismes de diffusion des cations à travers le gel lors de sa formation. Ces gradients de concentration contrôlent les propriétés mécaniques des gels. En outre, nous avons prouvé que le mode d'association "egg-box" permettait la protection des ions Fe2+ contre l'oxydation, ce qui confère à ces hydrogels un potentiel applicatif pour soigner l'anémie car ils pourraient permettre la vectorisation du fer sous cette forme réduite biodisponible jusqu’à l’intestin.Nous avons étendu notre étude à la formulation d'hydrogels avec d'autres cations (Ca2+ et Zn2+). Ces hydrogels présentent des propriétés macroscopiques proches de celles des hydrogels Fe2+-polyGal car les mécanismes de diffusion des cations régissant la formation des gradients macroscopiques lors de la formation des gels sont similaires. Les hydrogels présentent cependant des structures locales différentes car les modes d'associations locaux varient d"un cation à l’autre. L’ensemble de ces résultats nous a permis de proposer un mécanisme généralisé permettant de décrire les mécanismes de formation d"hydrogels de polygalacturonate pour les cations divalents, et ainsi de moduler finement leur structure sur plusieurs échelles. Ces hydrogels pourraient donc être des outils de choix pour la vectorisation de molécules actives et le contrôle de leur relargage
This pHD thesis describes the design of polygalacturonate hydrogels (polyGal) cross-linked by the Fe2+ cations, and their experimental characterization from the molecular scales up to the macroscopic scales, by combining EXAFS spectroscopy, Small Angle Neutron Scattering (SANS) and rheological measurements. We designed a robust gelling protocol that allowed to obtain reproducible cylindrical gels with controlled concentration gradients from the lower side to the upper side of the gel. The ratio [Fe]/[Gal] has a constant value all along the gel, which demonstrate that the Fe2+ cations are associated with 4 galacturonate units. The comparison of EXAFS measurements and molecular dynamics simulation has shown that these associations followed the "egg-box" model. The crosslinking mechanisms that control the structure of the network made by the chains at local scale is therefore the same throughout the whole gel, which is confirmed by SANS measurements. The formation of the macroscopic concentration gradients comes from the mechanisms that drive the cations diffusion through the gel during the gelation process. These gradients control the gels mechanical properties. Besides, we proved that the “egg-box" association enables to protect Fe2+ against oxidation, which gives to these hydrogels an applicative potential to cure anemia as they could allow to target iron under its bioavailable form up to the gut.We have extended the study to the design of hydrogels with other cations (Ca2+ et Zn2+). The macroscopic properties of these hydrogels are very close to that of the Fe2+-polyGal hydrogels because the cation diffusion that govern the formation of macroscopic gradients during the gelationg process are similar. The hydrogels have however different local structures because the cation- polyGal local association varies from one cation to another. All these results allowed us to propose a generalized mechanism that describes the polygalacturonate hydrogels formation for divalent cations, and thus to tune their structure over several scales. These hydrogels could therefore be some promising tools for the vectorization of active molecules and the control of their release

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Geamanu, Marcel-Stefan. "Estimation and dynamic longitudinal control of an electric vehicle with in-wheel electric motors." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00871231.

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Abstract:

The main objective of the present thesis focuses on the integration of the in-wheel electric motors into the conception and control of road vehicles. The present thesis is the subject of the grant 186-654 (2010-2013) between the Laboratory of Signals and Systems (L2S-CNRS) and the French Institute of Petrol and New Energies (IFPEN). The thesis work has originally started from a vehicular electrification project, equipped with in-wheel electric motors at the rear axle, to obtain a full electric urban use and a standard extra-urban use with energy recovery at the rear axle in braking phases. The standard internal combustion engines have the disadvantage that complex estimation techniques are necessary to compute the instantaneous engine torque. At the same time, the actuators that control the braking system have some delays due to the hydraulic and mechanical circuits. These aspects represent the primary motivation for the introduction and study of the integration of the electric motor as unique propelling source for the vehicle. The advantages brought by the use of the electric motor are revealed and new techniques of control are set up to maximize its novelty. Control laws are constructed starting from the key feature of the electric motor, which is the fact that the torque transmitted at the wheel can be measured, depending on the current that passes through the motor. Another important feature of the electric motor is its response time, the independent control, as well as the fact that it can produce negative torques, in generator mode, to help decelerate the vehicle and store energy at the same time. Therefore, the novelty of the present work is that the in-wheel electric motor is considered to be the only control actuator signal in acceleration and deceleration phases, simplifying the architecture of the design of the vehicle and of the control laws. The control laws are focused on simplicity and rapidity in order to generate the torques which are transmitted at the wheels. To compute the adequate torques, estimation strategies are set up to produce reliable maximum friction estimation. Function of this maximum adherence available at the contact between the road and the tires, an adequate torque will be computed in order to achieve a stable wheel behavior in acceleration as well as in deceleration phases. The critical issue that was studied in this work was the non-linearity of the tire-road interaction characteristics and its complexity to estimate when it varies. The estimation strategy will have to detect all changes in the road-surface adherence and the computed control law should maintain the stability of the wheel even when the maximum friction changes. Perturbations and noise are also treated in order to test the robustness of the proposed estimation and control approaches.

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Olejniczak, Olivier. "Asservissement numérique de haute précision d'un axe linéaire par un moteur synchrone à aimants permanents." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMP746S.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire entre dans le cadre des recherches entreprises par la Division Systèmes Mécaniques de l'Université de Technologie de Compiègne sur la réalisation d'un asservissement numérique pour un axe linéaire de haute précision. La motorisation de l'axe est réalisée par un moteur synchrone à aimants permanents avec deux paires de pôles au rotor. Il est alimenté en courant et la faible puissance (moins de 200 watts) exigée par l'application finale a permis l'utilisation d'une alimentation linéaire. Ce rapport est essentiellement composé de trois parties. Le premier volet de ce travail reprend en détail l'étude et la mise en oeuvre d'un asservissement de position basé sur l'imbrication d'une boucle interne de vitesse avec un correcteur de type Proportionnel-Intégral-Dérivé (P. I. D. ) et une boucle externe de position avec un correcteur Proportionnel (P. ). Les programmes de contrôle ont été implantés sur un système de développement conçu autour d'un microprocesseur 32 bits 68020 travaillant sous un système d'exploitation temps réel PDOS et ayant une structure interne de type bus VME. Le second volet, qui concerne l'analyse détaillée des performances de l'asservissement développé pour un banc de test rotatif, met en évidence que les asservissements de type P. I. D. Fonctionnent de façon satisfaisante uniquement dans le cas où le système à corriger est bien défini et fonctionne dans des conditions bien connues. Or, lorsque l'on travaille avec des ordres de grandeur de positionnement extrêmement faibles, on constate que le processus réel est soumis à une série de perturbations complexes d'origines mécaniques, électriques ou externes au système plutôt que de chercher à compléter le modèle de fonctionnement initialement établi afin obtenir des résultats satisfaisants. Pour résoudre ce problème, la solution proposée dans ce travail est l'ajout à la structure du contrôleur initial d'une Commande par Modèle Interne (C. M. I. ) ; ce type de commande permet en effet de corriger les perturbations non mesurées qui affectent le système d'où sa robustesse. Le dernier volet de ce rapport présente l'étude détaillée des performances dynamiques et statiques des asservissements P. I. D. Et C. M. I. Développés dans le cadre de cette étude et appliqués à la motorisation d'un axe linéaire de très haute précision offrant une résolution de mesure de 16 nm sur une course de 0,22 m

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Faëse, Frédéric. "Génération d'ondes acoustiques de surface par différentes sources lasers : applications à la caractérisation sans contact de défauts." Thesis, Valenciennes, 2013. http://www.theses.fr/2013VALE0039/document.

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Abstract:

Diverses industries telles que l'aéronautique ou la sidérurgie s’intéressent de plus en plus aux ultrasons laser qui sont une technique de pointe utilisée pour le contrôle et l'évaluation non destructifs des matériaux. Cette méthode d’excitation et de détection des ondes ultrasonores présente comme principaux avantages d’être sans contact et adaptée à des échantillons pour lesquels la mise en œuvre de méthodes conventionnelles s'avère difficile notamment lorsqu’ils sont portés à haute température et/ou qu’ils sont de géométrie complexe.Durant cette thèse, nous nous sommes intéressés à la propagation des ondes acoustiques de surface générées par sources lasers et à l’interaction de ces ondes avec différents défauts. Les modèles analytiques de l’interaction onde-défaut étant limités à quelques cas particuliers, l’étude théorique a été menée en privilégiant une modélisation par éléments finisqui a permis d’accéder aux champs de déplacement des ondes engendrées. Les résultats expérimentaux ont d’abord permis de confirmer la pertinence des modèles analytiques et des modélisations par éléments finis. Ils ont ensuite consisté en l’étude de l’interaction onde-défaut pour différentes formes de défauts et différentes sources thermoélastiques.Les résultats de modélisation associés aux résultats expérimentaux ont en particulier mené à une méthode originale de caractérisation basée sur une conversion de mode permettant de déterminer à partir d’un seul A-scan à la fois la position et la profondeur du défaut. Des sources thermoélastiques non conventionnelles ont également été développées et leur potentiel d’applications pour le contrôle non destructif a été mis en évidence
Industries like aeronautics or iron and steel industry are more and more interested in laser ultrasonics, which is a cutting-edge technique used in non-destructive testing and evaluation. The main advantages of this acoustic wave generation and detection method are its noncontact feature and its ability to characterize high temperature and/or geometrically complex materials for which conventional methods implementation turns out to be difficult.During this thesis, we dealt with the propagation of surface acoustic waves (SAW) generatedby laser sources and their interaction with different flaws. As analytical models describing theinteraction between SAW and flaws are limited to a few special cases, the theoretical study was preferentially led thanks to the finite element method (FEM) that gave the different waves displacement fields. Experimental results first confirmed analytical models and FEM results suitability. Then, they consisted in studying the interaction between SAW and flaws for different flaw shapes and different thermoelastic sources.FEM results combined with experimental results especially led to an original characterizationmethod based on mode conversion giving both the flaw position and depth thanks to a singleA-scan. Unusual thermoelastic sources have also been implemented and their potentialities in non destructive testing and evaluation applications have been highlighted

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André, Thierry. "Contrôle actif de la transition laminaire-turbulent en écoulement hypersonique." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2022/document.

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Abstract:

Lors d’un vol hypersonique (Mach 6, 20 km d’altitude) la couche limite se développant sur l’avant-corps d’un véhicule hypersonique est laminaire. Cet état cause un désamorçage du moteur (statoréacteur) assurant la propulsion du véhicule. Pour pallier ce problème, il faut forcer la transition de la couche limite á l’aide d’un dispositif de contrôle dont l’effet est permanent (passif) ou modulable (actif) pendant le vol. Dans ce travail, nous analysons l’efficacité d’un dispositif actif d’injection d’air á la paroi pour forcer la transition de la couche limite sur un avant-corps générique. L’interaction jet d’air/couche limite est simulée numériquement avec une approche aux grandes échelles (LES). Une étude paramétrique sur la pression d’injection permet de quantifier l’efficacité du jet á déstabiliser la couche limite. L’influence des conditions de vol (altitude, Mach) sur la transition est également étudiée. Une analyse des résultats de simulation par Décomposition en Modes Dynamiques (DMD) est menée pour comprendre quels sont les modes dynamiques responsables de la transition et les mécanismes sous-jacents. Des essais dans la soufflerie silencieuse de l’université de Purdue (BAM6QT) ont été effectués pour tester expérimentalement l’efficacité des dispositifs passifs (rugosité isolée en forme de losange) et actifs (mono-injection d’air) pour faire transitionner la couche limite. Une peinture thermo-sensible et des capteurs de pression (PCB, Kulite) ont été utilisés pour déterminer la nature de la couche limite. Les résultats de ce travail montrent qu’une injection sonique suffit pour forcer la couche limite. On observe des essais, que pour une même hauteur de pénétration, les rugosités isolées sont moins efficaces que les jets (mono injection) pour déstabiliser la couche limite
During a hypersonic flight (Mach 6, 20 km altitude), the boundary layer developing on the forebody of a vehicle is laminar. This state may destabilize the scramjet engine propelling the vehicle. To overcome this problem during the flight, the boundary layer transition has to be forced using a control device whose effect is fixed (passive) or adjustable (active). In this work, we analyze the efficiency of a jet in crossflow in forcing the boundary layer transition on a generic forebody. The flow is computed with a Large Eddy Simulations (LES) approach. A parametric study of the injection pressure allows the efficiency of the jet in tripping the boundary layer to be quantified. The influence of flight conditions (Mach, altitude) on the transition is also studied. Dynamic Mode Decomposition (DMD) is applied to the simulation results to determine the transition leading to dynamic modes and to understand underlying transition mechanisms. Experiments in the Purdue University quiet wind tunnel (BAM6QT) were performed to quantify the efficiency of a passive transition device (diamond roughnesses) and an active transition device (single air jet) in tripping the boundary layer. A thermo-sensitive paint and pressure transducers (Kulite, PCB) were used to determine the state of the boundary layer on the generic forebody. Experimental and numerical results show a sonic injection is sufficient to induce transition. We observe from the experiments that for the same penetration height, a single roughness is less efficient than a single air jet in destabilizing the boundary layer

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Faraut, Gregory. "Commutations sûres de mode pour les systèmes à événements discrets." Phd thesis, INSA de Lyon, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00945172.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire concerne une démarche de conception appliquée à une gestion modale pour les systèmes à événements discrets (SED). Un mode est une configuration particulière du système où celui-ci exploite un ensemble de composants et doit respecter un ensemble de spécifications. La problématique de la gestion de mode porte principalement sur la conception des modes et sur leurs commutations. Notre objectif est de proposer une démarche de conception complètement définie où les spécifications sont assurément respectées, et où seules les commutations désirées entre modes peuvent se produire. Il est également vérifié que toute commutation dans un mode mène de manière sûre dans un autre mode. Pour réaliser cet objectif, nous utilisons la théorie de contrôle par supervision qui permet de concevoir des modèles sûrs par construction tel que les spécifications utilisées pour la construction soient respectées. La démarche proposée possède plusieurs étapes séparant ainsi les différentes études de conception. La première concerne la formalisation du cahier des charges en modèles automate à états. L'étude suivante concerne le comportement interne où celui-ci doit respecter les spécifications propres aux modes, indépendamment des autres modes. Cette étape valide le comportement de chaque mode, avant d'étudier leurs commutations. La troisième étape étudie le comportement commutatif tel que les spécifications de commutations soient respectées. Cette étape spécifie les commutations désirées, et inversement celles non voulues. L'étape suivante est l'exécution d'une fonction de suivi de trajectoire qui vérifie que toutes les commutations mènent bien dans un autre mode. Dans le cas contraire, la fonction de suivi identifie et caractérise les commutations problématiques afin d'aider le concepteur dans la résolution de ces situations. Enfin, une étape de fusion d'états finalise la démarche afin de fournir un modèle par mode qui représente le comportement de celui-ci. Pour montrer l'applicabilité de la démarche proposée, et sa faculté à être utilisée en milieu industriel, nous l'utilisons sur un exemple de taille importante utilisée dans la littérature.

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Huo, Weiguang. "Stratégies de commandes assistives pour les exosquelettes des membres inférieurs." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1041/document.

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Abstract:

Les problèmes neurologiques dus aux AVC et aux lésions de la moelle épinière ainsi que la faiblesse des muscles squelettiques peuvent considérablement affecter les capacités motrices des personnes infirmes ou âgées. Les solutions traditionnellement utilisées pour l’assistance et le traitement de ces personnes dépendantes, sont relativement coûteuses; en termes de prise charge, elles impliquent, pour les aidants et les services de santé, des efforts humains et des moyens financiers importants. Dans ce cadre, la robotique apparaît comme une solution bien adaptée et prometteuse pour développer des systèmes d’assistance permettant d’améliorer l’autonomie des personnes dépendantes. Les exosquelettes des membres inférieurs sont des robots portables, destinés à être utilisés en tant que dispositifs d’aide à la mobilité pour augmenter les capacités motrices des sujets porteurs, ou comme auxiliaires de rééducation neuromusculaire. Ce domaine de recherche a fait l’objet, ces dernières années, d’un intérêt grandissant au sein de la communauté robotique. Du fait qu’un exosquelette est caractérisé par une interaction physique et cognitive directe avec son porteur, sa fonction principale est de fournir une assistance adaptée aux capacités sensorimotrices du sujet porteur. Il est, par conséquent, nécessaire de développer des stratégies de commande basées sur l’intention de mouvement du porteur. Du point de vue de l’exosquelette, les contacts physiques avec le sujet porteur ou l’environnement sont considérés comme des perturbations affectant la bonne réalisation des mouvements désirés du porteur. Ces perturbations doivent être également être prises en compte lors de la conception des stratégies de commande.Dans cette thèse, nous proposons trois stratégies de commandes assistives pour les exosquelettes des membres inférieurs. Deux modes d’assistance sont étudiés ici: le mode passif où le sujet dispose de capacités motrices très limitées et ne développe quasiment aucun effort, et le mode actif-aidé où le sujet possède certaines capacités motrices mais qui sont insuffisantes pour réaliser de manière autonome un mouvement désiré. Dans la première stratégie de commande, le sujet est supposé être en mode passif. Une commande robuste par modes glissants, basée sur un observateur non-linéaire de perturbations (Nonlinear Disturbance Observer (NDO)), est développée pour garantir un suivi précis des mouvements désirés de l’articulation du genou. Dans la deuxième stratégie de commande, nous proposons une structure de commande en impédance active non-linéaire où le sujet est supposé être en mode actif-aidé. Cette stratégie de commande assistive est utilisée pour assister le porteur dans la réalisation d’activités physiques mono-tâche. L’évaluation des performances de la structure proposée sont étudiées dans le cadre de deux activités: la flexion/extension du genou et le transfert assis-debout. Enfin, la troisième stratégie de commande proposée est une commande contextualisée pour assister le porteur dans ses activités de marche. Nous proposons une approche permettant de détecter le mode de marche dès le début d’un nouveau pas, en utilisant les caractéristiques cinématiques du porteur, à savoir la position et la vitesse des pieds lors de la marche. L’approche de détection du mode de marche rend possible la sélection des modèles cinématique et cinétique appropriés pour chaque mode. Différentes stratégies d’assistance sont développées: compensation partielle de la gravité, assistance basée impédance de type ressort/amortisseur virtuel et assistance de type impédance nulle. Ces stratégies sont combinées différemment selon le mode de marche estimé. Pour évaluer les performances des stratégies de commande proposées, deux prototypes d’exosquelettes des membres inférieurs ont été développés: l’exosquelette de l’articulation du genou EICOSI, et l’exosquelette des membres inférieurs E-ROWA
Neurological problems caused by stroke and spinal cord injury as well as the weakness of skeletal muscles may considerably affect the motor ability of the elderly and infirm. Traditional solutions of assistance and treatment for these dependent people are relatively costly; they generally need significant human efforts and financial resources from caregivers and national healthcare centers. In this context, robotics appears as a convenient and promising solution to develop assistive systems for improving the autonomy of dependent people. Lower limb exoskeletons are wearable robots that can be used as assistive devices for augmenting the wearer’s motor ability and/or improving the effectiveness of neuromuscular rehabilitation. Recently, they have attracted increasing interest in the robotics community. As lower limb exoskeletons exhibit close cognitive and physical interactions with the wearer, a fundamental function is to provide appropriate power assistance by taking into account the wearer’s sensor-motor ability. Consequently, it is of great importance to develop human intention based control strategies. Meanwhile, from the exoskeleton’s viewpoint, the physical contacts with the wearer and the environment are both considered disturbances affecting the accomplishment of the wearer’s desired movements. These disturbances should also be taken into account during the design of control strategies.In this thesis, we develop three assistive control strategies for lower limb exoskeletons. In the meantime, two modes of assistance are studied: the passive mode in which the wearer has very limited motor ability as well as the active-assisted mode in which the wearer has certain motor ability but that is insufficient to perform autonomously a desired physical movement. In the first control strategy, the wearer is assumed to be in passive mode. A robust sliding mode control approach is developed based on the use of a nonlinear disturbance observer, in order to guarantee accurate tracking performance of desired knee joint movements. In the second control strategy, we propose a human intention based nonlinear active impedance control structure, in which the wearer is in an active-assisted mode. This assistive strategy is used to assist the wearer in single-task physical activities, for instance, the knee joint flexion/ extension movement. We investigate the performance of the proposed control structure based on two case studies: knee-joint flexion/extension movements and sit-to-stand movements. Finally, the third control strategy is developed to assist the wearer during walking activities. We propose a new approach that is able to detect the gait mode at the early beginning of a new step using the kinematic features namely velocity and position of the wearer’s feet during walking. The proposed gait mode detection approach makes it possible to select appropriate kinematic and kinetic models for each gait mode. Different assistive strategies are developed: partial gravity compensation, virtual-spring/damper based impedance assistance and zero impedance assistance. These strategies are combined differently according to the estimated wearer’s gait mode. To evaluate the proposed control strategies, two lower limb exoskeleton prototypes are developed: a knee joint lower limb exoskeleton, called EICOSI, and a full lower limb exoskeleton, called E-ROWA

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Komati, Bilal. "Automated microassembly using an active microgripper with sensorized end-effectors and hybrid force / position control." Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2066/document.

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Abstract:

La thèse propose l’utilisation d’une pince active instrumentée en force pour automatiser l’assemblage des MOEMS 3D hybrides. Chacun des doigts de la pince instrumentée est composé d’un actionneur piézo-électrique et d’un capteur de force piézorésistif intégré. Le capteur de force intégré présente des performances innovantes par rapport aux capteurs existants dans l’ état de l’art. Cette pince offre la possibilité de mesurer les forces de serrage appliquées par la pince pour saisir un micro composant et d’estimer les forces de contact entre le micro composant et le substrat de micro-assemblage.Un modèle dynamique et non linéaire est développé pour la pince instrumentée. Une commande hybride force/position est utilisée pour automatiser le micro-assemblage. Dans cette commande, certains axes sont commandés en position et les autres sont commandés en force. Pour les axes commandés en force, une nouvelle commande fondée sur une commande en impédance avec suivi de référence est proposée selon un principe de commande non linéaire par mode glissant avec estimation des paramétres en lignes. En utilisant le schéma de commande hybride force/position proposé, une automatisation de toutes les tâches de micro-assemblage est réalisée avec succès, notamment sur un composant flexible à guider dans un rail
This work proposes the use of an active microgripper with sensorized end-effectors for the automationof the microassembly of 3D hybrid MOEMS. Each of the two fingers of the microgripper is composedof a piezoelectric actuator with an integrated piezoresistive force sensor. The integrated force sensorpresents innovative performances compared to the existing force sensors in literature. The forcesensors provide the ability to measure the gripping forces applied by the microgripper to grasp a microcomponentand estimated the contact forces between the microcomponent and the substrate ofmicroassembly. A dynamic nonlinear model of the microgripper is developed. A hybrid force/positioncontrol is used for the automation of the microassembly. In the hybrid force/position control formulation,some axes are controlled in position and others are controlled in force. For the force controlledaxes, a new nonlinear force control scheme based on force tracking sliding mode impedance controlis proposed with parameter estimation. Using the proposed hybrid force/position control scheme, fullautomation of the microassembly is performed, notably for the guiding of a flexible component in arail

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Desrues, Laurence. "Contribution à l'étude des mécanismes de couplage stimulus-réponse impliqués dans le contrôle de la sécrétion d'α-MSH par les cellules mélanotropes de l'hypophyse des amphibiens : mode d'action de la TRH, de la dopamine et du GABA." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES050.

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Abstract:

Les cellules du lobe intermédiaire sécrètent l'alpha-MSH, une hormone impliquée dans le processus d'homochromie chez les amphibiens. Ces cellules sont soumises à un contrôle hypothalamique complexe. Nous avons recherché les mécanismes intracellulaires impliqués dans la libération d'α-MSH en réponse à la TRH, à la dopamine et au GABA. Chez la grenouille, la TRH est sans effet sur le système adénylate-cyclasique mais induit simultanément une augmentation rapide du taux d'IP3 et une réduction du taux de PIP2 indiquant que les récepteurs de la TRH présents au niveau des cellules mélanotropes sont couplés positivement à la phospholipase C. L'effet de la dopamine sur la sécrétion d'α-MSH est médié par la fermeture de canaux calciques voltage-dépendants et une réduction de l'activité adénylate-cyclasique. De plus, la dopamine provoque une diminution de la production d'IP3 qui participe au maintien de l'effet inhibiteur. L'action du GABA sur la libération d'α-MSH met en jeu principalement des récepteurs [GABA]A dont l'activité est modulée par l'AMPc. Par ailleurs, le GABA stimule des récepteurs [GABA]B négativement couplés à l'adénylate-cyclase ce qui suggère une interaction possible entre les 2 types de récepteurs GABA ergiques. Les agonistes [GABA]A provoquent également une augmentation de la [Ca2+]i médié par l'ouverture de canaux calciques voltage-dépendants de type L; ce phénomène est responsable de l'augmentation transitoire de la sécrétion d'α-MSH produite par le GABA. Le TEA prolonge l'augmentation de la [Ca2+]i induite par les agonistes [GABA]A, suggérant l'intervention de canaux K+ dans l'inhibition de la sécrétion d'α-MSH. Chez le xénope, un traitement de 2 h par la dopamine ou le GABA provoque un blanchiment de la peau et une diminution du taux d'α-MSH circulant sans que les taux des inositols phosphates ne soient modifiés. En revanche, un traitement de 3 jours par l'apomorphine inhibe la production des inositols phosphates suggérant que l'inhibition du turnover des phospholipides inositols induite par la dopamine modulerait la synthèse plus que la libération d'α-MSH. En conclusion, nous montrons que la TRH, la dopamine et le GABA agissent via des récepteurs couplés simultanément à plusieurs mécanismes de transduction. Nos résultats indiquent que l'intégration de l'information au niveau de la cellule mélanotrope ne peut se concevoir comme la simple somme algébrique des effets stimulateurs et inhibiteurs

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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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Ndao, Bada. "Génération et détection sans contact des ondes de Rayleigh par méthodes ultrasons-laser et EMAT en mode statique et dynamique : application à la détection de défauts surfaciques dans le champignon du rail." Thesis, Valenciennes, 2016. http://www.theses.fr/2016VALE0038/document.

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Abstract:

Les squats et les head-checks sont des défauts générés par l’endommagement des rails dû à la fatigue de contact de roulement, ils sont localisés à la surface du champignon du rail. La possibilité de les détecter en modes statique et dynamique lorsque leur profondeur se situe sous le seuil critique de 5 mm, constitue un challenge important pour l’industrie ferroviaire. Les méthodes d’inspection existantes ne permettent pas de les déceler avec certitude. L’objectif de ce travail a été de développer des méthodes alternatives pour l’inspection automatique du rail permettant de détecter ces défauts superficiels. Nous montrons que les méthodes sans contact : Ultrasons-Laser et EMATs (transducteurs électromagnétiques) sont très performantes pour la détection des défauts définis précédemment en utilisant des ondes acoustiques de surface, notamment dans le cas d’un contrôle dynamique. Cette étude présente les deux méthodes utilisées pour la génération et la détection des ondes de Rayleigh. Des essais sont effectués en modes statique et dynamique. Les résultats obtenus montrent la faisabilité des méthodes de contrôle non destructives envisagées pour la détection de squats et de head-checks de différentes profondeurs. Les essais EMAT se sont notamment révélés satisfaisants pour des vitesses importantes de déplacement de l’échantillon
Squats and head-checks are a form of near surface rolling contact fatigue damage found in rail heads. The ability to detect these defects in static and dynamic modes when their depth is under the critical threshold of 5 mm represents a major challenge for the rail industry. Conventional inspection methods do not allow their detection with certainty. Therefore, the aim of this work was to develop alternative methods for automatic rail inspection leading to open cracks detection. We show that non-contact methods: Laser-Ultrasonics and electromagnetic transducers (EMAT) are very efficient for the detection of the previously defined defects using surface acoustic waves, particularly in the case of a dynamic control. This study presents two methods for the generation and detection of Rayleigh waves. Static and dynamic tests are performed. The experimental results show the feasibility of the envisaged methods for the detection of squats and head-checks of different depths. Especially, the EMAT tests were satisfactory for high speeds displacement of the sample

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Denisse, Munante. "Une approche basée sur l'Ingénierie Dirigée par les Modèles pour identifier, concevoir et évaluer des aspects de sécurité." Thesis, Pau, 2014. http://www.theses.fr/2014PAUU3035/document.

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Abstract:

L'ingénierie des systèmes ou Génie Logiciel est une approche interdisciplinaire, dont le but est de formaliser la conception et le développement des systèmes. Cette approche commence par la définition des besoins, puis se poursuit avec la conception, l'implémentation et la validation du système. Historiquement, les systèmes ont été isolés et souvent basés sur des technologies propriétaires. De nos jours les systèmes informatiques s'interconnectent, s'ouvrent vers Internet, et s'appuient de plus en plus sur des technologies standards en favorisant l'inter-opérabilité. A côté d'apports indéniables, ces changements génèrent cependant de nouveaux risques de malveillance informatique. Pour y faire face, la sécurité informatique s'est fortement développée en permettant de mettre en place des contre-mesures plus ou moins fiables. Cette thèse se situe à la croisée de l'ingénierie des systèmes et de la sécurité. Elle vise à proposer une approche qui intègre ces deux domaines de manière collaborative et complémentaire. Même si ces deux domaines sont très liés l'un à l'autre, il existe relativement peu d'approches qui intègrent les aspects sécurité au processus d'ingénierie logicielle, et encore moins celles qui la considèrent dès la phase d'ingénierie des besoins, et/ou permettent l'évaluation de la politique de sécurité à un haut niveau d'abstraction. Cette thèse apporte une contribution dans ce domaine. Par conséquent, dans cette thèse nous proposons une approche basée sur l'IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) et MDA (Model-Driven Architecture) qui intègre l’ingénierie des systèmes et la sécurité en utilisant les modèles. Cette approche permet d’identifier, de concevoir et d’évaluer des aspects de sécurité dans les différentes étapes de l'ingénierie des systèmes afin d'obtenir des systèmes sécurisés
Software engineering is an interdisciplinary approach aiming to formalize the development of systems. This approach begins with defining system requirements and then continues with defining the design, implementation and validation of systems. Historically, systems were isolated and often based on proprietary technologies. Todays, computer systems are interconnected using Internet and standard technologies by promoting interoperability. In spite of undeniable contributions, these changes engender new risks of computer vulnerabilities/attacks. To cope with these risks, information security has improved to implement more or less reliable counter-measures. This thesis is situated at the intersection/crossroads of the software engineering and the information security. It aims to propose an approach that integrates these two fields in a collaborative and complementary manner. Although both fields are closely related, there are few approaches that integrate security aspects into software engineering process, much less from engineering requirements, which allow the assessment of security policies from a high level of abstraction. Hence, this thesis makes a contribution in this area. Therefore, in this thesis, we propose an approach based on MDE (Model-Driven Engineering) and MDA (Model Driven Architecture) which integrates software engineering and information security using models. This approach allows to identify, to design and to assess security aspects in the stages of the system development in order to obtain secure systems

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Van, Gorp Jérémy. "Diagnostic et observation d'une classe de systèmes dynamiques hybrides. Application au convertisseur multicellulaire série." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00933659.

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Abstract:

Cette thèse s'intéresse au diagnostic et à l'observation de systèmes linéaires à commutations et à l'application au convertisseur multicellulaire série. L'objectif est de proposer des solutions pour des sous-systèmes non-observables au sens classique et dont des fautes continues ou discrètes peuvent être présentes. Après la présentation d'un état de l'art sur les techniques d'observation et de diagnostic pourles systèmes à commutations, le mémoire est scindé en deux parties. La première partie propose, d'une part, une stratégie d'estimation des états discret et continu d'un système linéaire à commutation soumis à une entrée inconnue. Un observateur hybride basé sur la théorie des modes glissants d'ordre supérieur est développé. D'autre part, deux procédures de diagnostic sont présentées. La première combine un observateur hybride et un diagnostiqueur pour détecter une faute continue. Pour la seconde, un diagnostic actif est défini sur la base de la théorie du test afin de détecter et d'isoler une faute discrète. Dans la seconde partie de ce mémoire, les étapes de la réalisation d'un convertisseur multicellulaire sont détaillées. Ensuite, un chapitre est dédié à la validation des approches théoriques d'observation et de diagnostic sur le convertisseur à trois cellules. Un observateur est synthétisé afin d'estimer les tensions des capacités. Les deux procédures de diagnostic sont appliquées pour la détection d'une variation des valeurs des capacités et le diagnostic de cellules bloquées. Enfin, une commande binaire pour le convertisseur est proposée. L'application de cette stratégie permettra, par la suite, la commande tolérante aux fautes du convertisseur.

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Dissertations / Theses on the topic 'Contrôle par mode glisant'

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