Tesis: "Commande des systèmes dynamiques"

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Cébron, Benoît. "Commande de systèmes dynamiques hybrides". Angers, 2000. http://www.theses.fr/2000ANGE0022.

Resumen

Un système dynamique est dit hybride (sdh) lorsque des variables discrètes et continues interagissent. Le développement de méthodes spécifiques de représentation, d'analyse et de commande s'impose pour prendre en compte la complexité de ces systèmes. Une classification des sdh est proposée en fonction des types de phénomènes hybrides considérés : commutations de modèle contrôlées ou autonomes, sauts du vecteur d'état contrôles ou autonomes. Des problèmes de commande sont ensuite poses et analyses pour chaque classe présentée. La recherche d'une commande optimale est posée comme un problème de minimisation d'un critère d'écart entre une trajectoire calculée et une trajectoire désirée. Une méthode de descente est appliquée dans chaque cas ; elle fait appel à l'expression du gradient du critère. Ce dernier est calculé à partir de la solution d'un système adjoint. On montre comment calculer ce système adjoint en adaptant aux cas considérés les principes généraux du calcul des variations. C'est ainsi qu'apparaissent des discontinuités sur l'état adjoint, dont on donne les expressions explicites. Ces discontinuités se retrouvent sur la commande calculée. La minimisation du critère est réalisée d'abord sans contraintes puis avec des contraintes de type borne sur la commande et sur sa dérivée, en mettant en œuvre la méthode d'uzawa. Le problème de commande par retour d'état est abordé pour les classes de sdh a commutations de modèle contrôlées et autonomes. Ceci conduit à la résolution d'équations de riccati. Chaque cas étudié est illustre par une mise en œuvre numérique qui permet de juger de l'efficacité de la méthode proposée, en termes de précision et de temps de calcul, et de conclure à la possibilité de commander des sdh par ces méthodes
A dynamic system is said to be hybrid (sdh) when discrete and continuous variables interact. The development of specific representation, analysis and control methods is required to take into account the complexity of these systems. A classification of sdhs is proposed according to the types of hybrid phenomena considered: controlled or autonomous model switching, controlled or autonomous state vector jumps. Control problems are then posed and analysed for each class presented. The search for an optimal control is posed as a problem of minimisation of a criterion of deviation between a calculated trajectory and a desired trajectory. A descent method is applied in each case; it uses the expression of the gradient of the criterion. The latter is calculated from the solution of an adjoint system. We show how to calculate this adjoint system by adapting the general principles of the calculation of variations to the cases considered. This is how discontinuities appear on the adjoint state, for which explicit expressions are given. These discontinuities can be found in the calculated control. The minimization of the criterion is first performed without constraints and then with bound constraints on the control and on its derivative, by implementing the uzawa method. The state feedback control problem is addressed for the classes of sdh with controlled and autonomous model switching. This leads to the solution of riccati equations. Each case studied is illustrated by a numerical implementation which allows to judge the efficiency of the proposed method, in terms of accuracy and computation time, and to conclude that it is possible to control sdhs by these methods

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Vera, Estrada Martin Carlos. "Modélisation et commande des systèmes dynamiques hybrides". Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0055.

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Resumen

Un systeme dynamique hybride (sdh) est un systeme dynamique qui comporte plusieurs dynamiques de natures differentes. L'objectif de ce memoire est l'etude de la problematique de representation des sdh. Voici les aspects importants consideres dans cette etude : la compatibilite des informations echangees, la standardisation et la representation des parties continue et discrete du systeme, la compatibilite dans la notion de temps pour les differentes dynamiques du systeme, etc ce memoire a ete developpe sur trois aspects : _ modelisation : nous proposons le modele d'un sdh a temps hybride, compose : d'une partie continue (modelisee par un sdc etendu) et d'une partie discrete (modelisee par un sed a temps evenementiel), selon la structure mathematique d'un systeme dynamique. _ controle : nous proposons un controleur hybride compose : d'une partie continue, d'une partie discrete et d'une partie de supervision. Des conditions mathematiques sont donnees pour garantir les actions de controle. _ supervision predictive : nous proposons un schema d'un superviseur predictif pour un sdh. Nous donnons une expression pour determiner l'horizon de prediction en respectant la notion de temps hybride.

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Olaru, Sorin. "La commande des systèmes dynamiques sous contraintes Interaction optimisation-géométrie-commande". Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00641658.

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Resumen

Dans ce mémoire d'Habilitation à Diriger les Recherches, seront présentées les recherches menées ces cinq dernières années sur des sujets liés à la commande sous contraintes, à la commande basée sur l'optimisation temps-réel et aux méthodes géométriques en Automatique. La première partie du mémoire d'écrit le parcours académique permettant de recadrer les résultats de recherche dans un parcours scientifique avec toutes ses dimensions la formation, l'enseignement, la recherche, le développement et la participation à la vie de la communauté. Dans la deuxième partie, nous retraçons le chemin de la commande optimale à la commande basée sur l'optimisation. Avec ce panorama historique nous montrerons que les recherches dans ce domaine ont toujours été partagées entre les travaux théoriques et les applications à visée industrielle. Ce panorama sera suivi d'une revue de méthodes géométriques utilisées en automatique, qui identifie une direction dans laquelle s'inscrit notre recherche. Nous insisterons sur les contributions dans le domaine avant d'établir un projet de recherche à court, moyen et long terme. La troisième partie contient une synthèse des travaux de recherche publiés récemment sur les sujets mentionnés précédemment afin d'offrir une image des directions explorées et des concepts clés qui ont guidé nos recherches dans les cinq dernières années. L'analyse des polyèdres paramétrés est présentée comme un problème de géométrie avec des implications multiples dans la commande prédictive sous contraintes dans le cas linéaire et hybride. Spécifiquement pour la commande prédictive des systèmes hybrides, des approches alternatives basées sur l'adaptation du modèle de prédiction en vue de l'exploitation des routines d'optimisation évoluées (algorithmes génétiques, etc.) ont été développées. Les outils géométriques sont utilisés aussi dans des problèmes plus éloignés de la commande prédictive comme le cas de la modélisation des systèmes affectés par un retard variable. Ici, les techni-ques géométriques permettent la description des modèles linéaires polytopiques qui peuvent être utilisés par la suite dans une procédure de synthèse de lois de commande robuste (et prédictive accessoirement). Finalement, dans un tout autre domaine, celui de la commande des systèmes multi-capteurs, on montre que les méthodes ensemblistes peuvent apporter des réponses pour les défis de détection et isolation des défauts. Quant à la commande prédictive, elle offre le cadre approprié pour la reconfiguration, l'autre aspect majeur de ce qu'on appelle communément " la conception d'un système de commande tolérant aux défauts ".

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Prodan, Ionela. "Commande sous contraintes de systèmes dynamiques multi-agents". Phd thesis, Supélec, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783221.

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Resumen

L'objectif de cette thèse est de proposer des solutions aux problèmes liés à la commande optimale de systèmes dynamiques multi-agents en présence de contraintes. Des éléments de la théorie de commande et d'optimisation sont appliqués à différents problèmes impliquant des formations de systèmes multi-agents. La thèse examine le cas d'agents soumis à des contraintes dynamiques. Pour faire face à ces problèmes, les concepts bien établis tels que la théorie des ensembles, la platitude différentielle, la commande prédictive (Model Predictive Control - MPC), la programmation mixte en nombres entiers (Mixed-Integer Programming - MIP) sont adaptés et améliorés. En utilisant ces notions théoriques, ce travail de thèse a porté sur les propriétés géométriques de la formation d'un groupe multi-agents et propose un cadre de synthèse original qui exploite cette structure. En particulier, le problème de conception de formation et les conditions d'évitement des collisions sont formulés comme des problèmes géométriques et d'optimisation pour lesquels il existe des procédures de résolution. En outre, des progrès considérables dans ce sens ont été obtenus en utilisant de façon efficace les techniques MIP (dans le but d'en déduire une description efficace des propriétés de non convexité et de non connexion d'une région de faisabilité résultant d'une collision de type multi-agents avec des contraintes d'évitement d'obstacles) et des propriétés de stabilité (afin d'analyser l'unicité et l'existence de configurations de formation de systèmes multi-agents). Enfin, certains résultats théoriques obtenus ont été appliqués dans un cas pratique très intéressant. On utilise une nouvelle combinaison de la commande prédictive et de platitude différentielle (pour la génération de référence) dans la commande et la navigation de véhicules aériens sans pilote (UAVs).

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Bonnet, Stéphane. "Approches numériques pour la commande des systèmes dynamiques". Compiègne, 2008. http://www.theses.fr/2008COMP1745.

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Resumen

Alors que la commande avancée repose en général sur la connaissance et l'utilisation d'un modèle analytique du système à piloter, l'idée de ce travail est d'utiliser pour la commande un modèle d'état numérique fourni sous forme d'une fonction de prédiction à un pas du comportement du système, au moyen d'algorithmes de commande prédictive appropriés. Ce modèle prend la forme d'une table qui, pour chaque condition initiale d'état et chaque entrée admissible prises dans un sous-ensemble discret des espaces continus correspondants, contient les valeurs de l'état et des sorties obtenues après un intervalle de temps fixé durant lequel on considère l'entrée comme constante. La structure de ce modèle permet de déterminer de manière efficace, à partir de la valeur courante de l'état du système, une prédiction de son état et de ses sorties en fonction de toute les entrées admissibles. Le choix de l'entrée appropriée pour le pas courant peut être déterminé en se donnant un objectif de sortie fixé. En particulier, on s'intéresse ici à obtenir des sorties du système un comportement dynamique équivalent à celui d'un système linéaire de référence. Le problème de commande est alors de trouver l'entrée qui minimise la distance des sorties prédites du système piloté et du système linéaire à chaque pas. L'algorithme de contrôle proposé met en oeuvre ce schéma de commande prédictive de façon à limiter au plus la quantité de calculs nécessaires, en considérant le modèle tabulé comme une approximation d'une fonction de prédiction continue représentée sous forme d'un interpolateur linéaire et en résolvant le problème d'optimisation de manière approchée par des algorithmes numériques de descente spécifiques. Deux applications de ce schéma sont proposées. D'abord, une expérimentation réelle sur une suspension magnétique de laboratoire permet de montrer son applicabilité à des systèmes électromécaniques rapides à entrée unique ainsi que sa robustesse vis-à-vis des perturbations et erreurs de modèle. Ensuite, des simulations sur un système à entrées multiples de type “PVTOL” montrent qu'il est possible de le généraliser à des systèmes plus complexes
While advanced control schemes are generally based upon the knowledge of an analytical plant model, the idea developed here is to use instead a numerical state-space model, given as a one-step prediction function of the dynamical behavior of the system, and suitable predictive control algorithms to perform the control task. That model is lookuptable-based. The table contains, for each initial state condition and admissible control input, both taken from discrete subspaces of the corresponding continuous state and input spaces of the plant, the output and state values obtained from a constant control after one time-step. Using that model and knowing the current state of the system, a prediction of its state and outputs as a function of possible inputs can be efficiently computed. If a given output objective for the next time-step is known, the appropriate control inputs can be computed. Here, the output objective is build so that the plant outputs follow a dynamical behavior similar to that of a given reference linear system. The control problem is then to find the inputs minimizing for the next step the distance between that objective and the predicted plant outputs. The proposed predictive control algorithm implements that control scheme while focusing on minimizing the computing effort needed. This is achieved by building a linear interpolator-based approximation of the prediction function from the lookup-table data and by approximately solving the minimization problem through specific and efficient descent-based numerical algorithms. Two applications of this scheme are carried out. The first one is a real-life experiment, applied to a laboratory active magnetic bearing where each axis is considered independently, showing the scheme correctly lends itself to the control of fast electromechanical systems and that it is robust towards perturbations and model errors. The second application deals with the stabilization of a simulated multiple-input “PVTOL”-type aircraft, showing the algorithm can be generalized to more complex systems

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Villa, Ramirez José Luis. "Modélisation et commande de systèmes hybrides : l'approche MLD". Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2003.

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Riedinger, Pierre. "Contribution à la commande optimale des systèmes dynamiques hybrides". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL128N.

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Resumen

La notion de système dynamique hybride (SDH) désigne un système dynamique forme par le couplage et l'interaction de systèmes continus et discrets. La richesse de comportements, (actions continues ponctuées de décisions fonctions de l'avancement des taches entreprises), et de description attendus des SDH s'accompagne d'un coût : les outils, méthodes de conception et d'analyse développés pour les systèmes discrets et continus sont caduques ou nécessitent une sérieuse refondation afin d'être adaptes a ce nouveau contexte hybride. Cette thèse aborde le problème de la commande optimale des SDH. Une extension du principe du maximum (PM) de pontryaguine aux SDH par la prise en considération de discontinuités sur l'état ainsi que sur les modèles régissant l'évolution continue du système, est le résultat central de ce travail. L’application de ce principe sur des problèmes de commande optimale en temps montre comment il est possible de faire la synthèse d'une commande optimale voire sous optimale par l'étude d'un problème étendu obtenu en relaxant les contraintes sur le domaine de commande. L’équivalent hybride de la commande optimale par critère quadratique est également dérivé du PM. La résolution d'une suite d'équations différentielles de Riccati, conduit alors à une commande en boucle fermée. Des conditions suffisantes sur la stabilité de ces systèmes complètent ces résultats.

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Tognetti, Calliero. "Commande de systèmes dynamiques: stabilité absolue, saturation et bilinéarité". Phd thesis, INSA de Toulouse, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00621132.

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Resumen

Cette thèse présente des contributions aux problèmes d'analyse de stabilité et de synthèse de contrôleurs par retour d'état pour des systèmes dynamiques qui ont des éléments non-linéaires, à partir de conditions sous la forme d'inégalités matricielles linéaires et de fonctions de Lyapunov. Pour les systèmes à commutations soumis à saturation sur les actionneurs, sont fournies des conditions convexes pour le calcul des gains commutés et robustes. La saturation est modélisée comme une non-linéarité de secteur et une estimation du domaine de la stabilité est déterminée. Pour les systèmes linéaires avec des incertitudes polytopiques et des non-linéarités de secteurs, sont fournies des conditions convexes de dimension finie pour construire des fonctions de Lur'e avec dépendance polynomiale homogène en les paramètres. Si elles sont satisfaites, les conditions garantissent la stabilité pour tout le domaine d'incertitudes et pour toutes les non-linéarités dans le secteur, et permettent le calcul de contrôleurs stabilisants robustes par retour linéaire et non-linéaire. Pour les systèmes bilinéaires instables, continus et en temps discret, est fournie une procédure pour calculer un gain stabilisant de commande par retour d'état. La méthode est basée sur la solution alternée de deux problèmes d'optimisation convexe décrits par des inégalités matricielles linéaires, et caractérise une estimation du domaine de la stabilité. Des extensions pour traiter les contrôleurs robustes et linéaires variants avec des paramètres sont aussi présentées.

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Tognetti, Taïs Calliero. "Commande de systèmes dynamiques : stabilité absolue, saturation et bilinéarité". Toulouse, INSA, 2009. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000405/.

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Resumen

Cette thèse présente des contributions aux problèmes d’analyse de stabilité et de synthèse de contrôleurs par retour d’état pour des systèmes dynamiques qui ont des éléments non-linéaires, à partir de conditions sous la forme d’inégalités matricielles linéaires et de fonctions de Lyapunov. Pour les systèmes à commutations soumis à saturation sur les actionneurs, sont fournies des conditions convexes pour le calcul des gains commutés et robustes. La saturation est modélisée comme une non-linéaritéde secteur et une estimation du domaine de la stabilité est déterminée. Pour les systèmes linéaires avec des incertitudes polytopiques et des non-linéarités de secteurs,sont fournies des conditions convexes de dimension finie pour construire des fonctions de Lur’e avec dépendance polynomiale homogène en les paramètres. Si elles sont satisfaites, les conditions garantissent la stabilité pour tout le domaine d’incertitudes et pour toutes les non-linéarités dans le secteur, et permettent le calcul de contrôleurs stabilisants robustes par retour linéaire et non-linéaire. Pour les systèmes bilinéaires instables, continus et en temps discret, est fournie une procédure pour calculer un gain stabilisant de commande par retour d’état. La méthode est basée sur la solution alternée de deux problèmes d’optimisation convexe décrits par des inégalités matricielles linéaires, et caractérise une estimation du domaine de la stabilité. Des extensionspourtraiterles contrôleurs robustes etlinéaires variants avec des paramètres sont aussi présentées
This thesis presents contributions to the solution of theproblems of stability analysis and synthesis of state feedback controllers for dynamic systems with non-linear elements, by means of conditions based on linear matrix inequalities and Lyapunov functions. For switched systems subject to saturation in the actuators, convex conditions to design switched and robust controllers are presented. The saturation is modeled as a sector non-linearity and an estimate of the domain of stability is determined. For linear systems with polytopic uncertainties and sector non-linearities, convex conditions of finite dimension to build Lur’e functions with homogeneous polynomially parameter dependence are provided. If satisfied, the conditions guarantee the stability of the entire domain of uncertainty for all sector non-linearities, allowing the design oflinear and non-linear robust statefeedback stabilizing controllers. For continuous and discrete-time unstable bilinear systems, a procedure to design a state feedback stabilizing control gain is proposed. The method is based on the alternate solution of two convex optimization problems described by linear matrix inequalities, providing an estimate of the domain of stability. Extensions to handle robust and linear parameter varying controllers are also presented

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Boukal, Yassine. "Observation et commande des systèmes dynamiques d’ordre non entier". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0154/document.

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Ce travail de thèse concerne la synthèse des observateurs et des lois de commande des systèmes d’ordre fractionnaire. Le document présenté est constitué de 4 chapitres : Le premier chapitre du manuscrit de thèse contient une introduction, traitant les notions mathématiques de base et de stabilités des systèmes d’ordre fractionnaire ainsi qu’une présentation des différentes définitions. Les conditions de stabilités de ces systèmes et quelques exemples de systèmes modélisés par des équations différentielles fractionnaires sont présentés. Dans le deuxième chapitre, nous nous sommes intéressés à la conception de plusieurs types d’observateurs dits d’ordre réduit, d’ordre plein et des observateurs fonctionnels pour les systèmes d’ordre fractionnaire avec et sans retards. Dans le cas où il n’y a pas de retards dans la dynamique du système, des observateurs d’ordres plein et réduit ont été synthétisé aﬁn d’assurer l’estimation des pseudo-états. Dans un deuxième temps, un observateur fonctionnel a été synthétisé dans le cas où le retard est présent dans la dynamique du système. Dans le chapitre 3, nous avons travaillé sur la synthèse d’observateur pour les systèmes d’ordre fractionnaire incertains. Nos contributions sont classées en trois grandes lignes : premièrement, quand le système considéré est affecté par des entrées inconnues, un observateur fonctionnel a été proposé. En deuxième partie, des observateurs H∞ pour les systèmes d’ordre fractionnaire avec et sans retards ont été synthétisés aﬁn d’assurer la stabilité de l’erreur d’observation. Il s’agit en fait de garantir une borne du gain L2 entre l’erreur d’observation et les perturbations non mesurables affectant la dynamique du système : ce gain L2 est aussi appelé norme H∞. Ce chapitre présente aussi la synthèse d’un observateur robuste vis-à-vis des incertitudes de modélisation pour cette classe de systèmes. Les conditions suffisantes de convergence des erreurs d’estimations des pseudo-états obtenues sont établies sous la forme d’un ensemble d’inégalités matricielles LMIs. Le dernier chapitre du manuscrit est consacré à la commande basée sur les différents observateurs obtenus. Nous nous sommes intéressés à la commande basée sur un observateur pour les systèmes d’ordre fractionnaire. Cette commande est basée sur les observateurs proposés dans les chapitres précédents. Des conditions de stabilité et des procédures de synthèse sont présentées
This work focuses on the synthesis of observers and the controller laws for fractional order systems. The presented document consists of 4 chapters: The ﬁrst chapter of the theses manuscript contains an introduction dealing with the basic mathematical notions and the stability analysis of fractional systems as well as a presentation of the diﬀerent deﬁnitions. The stability conditions of these systems and some examples of systems modeled by fractional diﬀerential equations are presented. In the second chapter, we were interested in the design of several types of observers of reduced order, full order, and functional observers for fractional systems with and without delays. In the case where there are no delays in the dynamics of the system, observers of full and reduced orders have been synthesized in order to ensure the estimation of the pseudo-states. In a second step, a functional observer was synthesized in the case where the delay is present in the dynamics of the system. In Chapter 3, we worked on observer synthesis for uncertain fractional order systems. Our contributions are classiﬁed into three main lines: ﬁrst, when the system under consideration is aﬀected by unknown inputs, a functional observer has been proposed. In the second part, H∞ observers for fractional order systems with and without delays have been synthesized to ensure the stability of the estimation error. It is a question of guaranteeing a bound of the L2 gain between the observation error and the non-measurable perturbations aﬀecting the dynamics of the system: this gain L2 is also called H∞ norm. In last part of this chapter, the synthesis of a robust observer with respect to modeling uncertainties for this class of systems is presented. The suﬃcient conditions of convergence of the estimation errors of the pseudo-states obtained are established in the form of a set of matrix inequalities LMIs. The last chapter of the manuscript is devoted to the command based on the diﬀerent observers obtained. We were interested in observer-based control for fractional order systems. This command is based on the observers proposed in the previous chapters. Stability conditions and synthesis procedures are presented

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Boukal, Yassine. "Observation et commande des systèmes dynamiques d’ordre non entier". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0154.

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Ce travail de thèse concerne la synthèse des observateurs et des lois de commande des systèmes d’ordre fractionnaire. Le document présenté est constitué de 4 chapitres : Le premier chapitre du manuscrit de thèse contient une introduction, traitant les notions mathématiques de base et de stabilités des systèmes d’ordre fractionnaire ainsi qu’une présentation des différentes définitions. Les conditions de stabilités de ces systèmes et quelques exemples de systèmes modélisés par des équations différentielles fractionnaires sont présentés. Dans le deuxième chapitre, nous nous sommes intéressés à la conception de plusieurs types d’observateurs dits d’ordre réduit, d’ordre plein et des observateurs fonctionnels pour les systèmes d’ordre fractionnaire avec et sans retards. Dans le cas où il n’y a pas de retards dans la dynamique du système, des observateurs d’ordres plein et réduit ont été synthétisé aﬁn d’assurer l’estimation des pseudo-états. Dans un deuxième temps, un observateur fonctionnel a été synthétisé dans le cas où le retard est présent dans la dynamique du système. Dans le chapitre 3, nous avons travaillé sur la synthèse d’observateur pour les systèmes d’ordre fractionnaire incertains. Nos contributions sont classées en trois grandes lignes : premièrement, quand le système considéré est affecté par des entrées inconnues, un observateur fonctionnel a été proposé. En deuxième partie, des observateurs H∞ pour les systèmes d’ordre fractionnaire avec et sans retards ont été synthétisés aﬁn d’assurer la stabilité de l’erreur d’observation. Il s’agit en fait de garantir une borne du gain L2 entre l’erreur d’observation et les perturbations non mesurables affectant la dynamique du système : ce gain L2 est aussi appelé norme H∞. Ce chapitre présente aussi la synthèse d’un observateur robuste vis-à-vis des incertitudes de modélisation pour cette classe de systèmes. Les conditions suffisantes de convergence des erreurs d’estimations des pseudo-états obtenues sont établies sous la forme d’un ensemble d’inégalités matricielles LMIs. Le dernier chapitre du manuscrit est consacré à la commande basée sur les différents observateurs obtenus. Nous nous sommes intéressés à la commande basée sur un observateur pour les systèmes d’ordre fractionnaire. Cette commande est basée sur les observateurs proposés dans les chapitres précédents. Des conditions de stabilité et des procédures de synthèse sont présentées
This work focuses on the synthesis of observers and the controller laws for fractional order systems. The presented document consists of 4 chapters: The ﬁrst chapter of the theses manuscript contains an introduction dealing with the basic mathematical notions and the stability analysis of fractional systems as well as a presentation of the diﬀerent deﬁnitions. The stability conditions of these systems and some examples of systems modeled by fractional diﬀerential equations are presented. In the second chapter, we were interested in the design of several types of observers of reduced order, full order, and functional observers for fractional systems with and without delays. In the case where there are no delays in the dynamics of the system, observers of full and reduced orders have been synthesized in order to ensure the estimation of the pseudo-states. In a second step, a functional observer was synthesized in the case where the delay is present in the dynamics of the system. In Chapter 3, we worked on observer synthesis for uncertain fractional order systems. Our contributions are classiﬁed into three main lines: ﬁrst, when the system under consideration is aﬀected by unknown inputs, a functional observer has been proposed. In the second part, H∞ observers for fractional order systems with and without delays have been synthesized to ensure the stability of the estimation error. It is a question of guaranteeing a bound of the L2 gain between the observation error and the non-measurable perturbations aﬀecting the dynamics of the system: this gain L2 is also called H∞ norm. In last part of this chapter, the synthesis of a robust observer with respect to modeling uncertainties for this class of systems is presented. The suﬃcient conditions of convergence of the estimation errors of the pseudo-states obtained are established in the form of a set of matrix inequalities LMIs. The last chapter of the manuscript is devoted to the command based on the diﬀerent observers obtained. We were interested in observer-based control for fractional order systems. This command is based on the observers proposed in the previous chapters. Stability conditions and synthesis procedures are presented

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Gao, Nan. "Observateurs dynamiques et commande des systèmes : application aux systèmes de grande dimension". Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0081/document.

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Resumen

Cette thèse est le résultat de recherche effectuée à Longwy au sein du département CID « Contrôle Identification et Diagnostic» du Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN). Elle concerne, d’une part, la synthèse des observateurs dynamiques (d’ordre plein et d’ordre réduit) et la commande basée observateur d’une classe de systèmes linéaires incertains, d’autre part, l’application de ces résultats aux systèmes de grande dimension. Dans une première partie, une nouvelle forme d’observateurs dynamiques H-infini est conçue pour les systèmes linéaires en présence d’entrées inconnues et de perturbations, pour les systèmes continus et discrets. L’observateur proposé généralise ceux existants tels que les observateurs proportionnels et proportionnels-intégrales. La conception d’observateur est fondée sur la résolution des inégalités matricielles linéaires (LMI). Ensuite, ces observateurs ont été utilisés dans la synthèse de contrôleurs basés observateur pour les systèmes incertains en présence de perturbations. Cette synthèse est basée sur le paramétrage des solutions des contraintes algébriques obtenues à partir des erreurs d’estimation. La solution est obtenue à partir de la résolution des inégalités matricielles bilinéaires en utilisant un algorithme à 2 étapes.Dans la dernière partie, les résultats obtenus ont été étendus aux systèmes de grande dimension. Dans ce cadre, les systèmes considérés sont décomposés en plusieurs sous-systèmes interconnectés de faible dimension, où les interconnections sont supposées non linéaires et satisfaire des contraintes quadratiques. Une commande décentralisée basée observateur dynamique est proposée pour les systèmes interconnectés incertains en présence de perturbations
The present thesis is the result of research conducted in Longwy, within the department Control, Identification, Diagnosis (CID) of Research Center for Automatic Control of Nancy (CRAN). This thesis investigates the problem of dynamic observer (full- and reduced-order) and observer-based control design and their applications to large-scale systems. Firstly, a new form of H-infinity dynamic observer is designed for linear systems in the presence of unknown inputs and disturbances. The proposed observer generalizes the existing results on proportional observer and proportional integral observer. The observer design is based on the solution of linear matrix inequalities (LMI). Both continuous-time and discrete-time systems are considered. Thereafter, by inserting the proposed observer into a closed-loop, an observer-based control is presented for uncertain systems in the presence of disturbances. Based on the parameterization of algebraic constraints obtained from the analysis of the estimation error, the control design is derived from the solution of bilinear matrix inequality, by using a two-steps algorithm. Finally, the obtained results have been extended to large-scale systems. A decentralized observer-based control is proposed for large-scale uncertain systems in the presence of disturbances. These systems are composed of several interconnected subsystems of low dimensions, where the interconnections are assumed to be nonlinear and satisfy quadratic constraints

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Gao, Nan. "Observateurs dynamiques et commande des systèmes : application aux systèmes de grande dimension". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0081.

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Cette thèse est le résultat de recherche effectuée à Longwy au sein du département CID « Contrôle Identification et Diagnostic» du Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN). Elle concerne, d’une part, la synthèse des observateurs dynamiques (d’ordre plein et d’ordre réduit) et la commande basée observateur d’une classe de systèmes linéaires incertains, d’autre part, l’application de ces résultats aux systèmes de grande dimension. Dans une première partie, une nouvelle forme d’observateurs dynamiques H-infini est conçue pour les systèmes linéaires en présence d’entrées inconnues et de perturbations, pour les systèmes continus et discrets. L’observateur proposé généralise ceux existants tels que les observateurs proportionnels et proportionnels-intégrales. La conception d’observateur est fondée sur la résolution des inégalités matricielles linéaires (LMI). Ensuite, ces observateurs ont été utilisés dans la synthèse de contrôleurs basés observateur pour les systèmes incertains en présence de perturbations. Cette synthèse est basée sur le paramétrage des solutions des contraintes algébriques obtenues à partir des erreurs d’estimation. La solution est obtenue à partir de la résolution des inégalités matricielles bilinéaires en utilisant un algorithme à 2 étapes.Dans la dernière partie, les résultats obtenus ont été étendus aux systèmes de grande dimension. Dans ce cadre, les systèmes considérés sont décomposés en plusieurs sous-systèmes interconnectés de faible dimension, où les interconnections sont supposées non linéaires et satisfaire des contraintes quadratiques. Une commande décentralisée basée observateur dynamique est proposée pour les systèmes interconnectés incertains en présence de perturbations
The present thesis is the result of research conducted in Longwy, within the department Control, Identification, Diagnosis (CID) of Research Center for Automatic Control of Nancy (CRAN). This thesis investigates the problem of dynamic observer (full- and reduced-order) and observer-based control design and their applications to large-scale systems. Firstly, a new form of H-infinity dynamic observer is designed for linear systems in the presence of unknown inputs and disturbances. The proposed observer generalizes the existing results on proportional observer and proportional integral observer. The observer design is based on the solution of linear matrix inequalities (LMI). Both continuous-time and discrete-time systems are considered. Thereafter, by inserting the proposed observer into a closed-loop, an observer-based control is presented for uncertain systems in the presence of disturbances. Based on the parameterization of algebraic constraints obtained from the analysis of the estimation error, the control design is derived from the solution of bilinear matrix inequality, by using a two-steps algorithm. Finally, the obtained results have been extended to large-scale systems. A decentralized observer-based control is proposed for large-scale uncertain systems in the presence of disturbances. These systems are composed of several interconnected subsystems of low dimensions, where the interconnections are assumed to be nonlinear and satisfy quadratic constraints

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Donzé, Alexandre. "Trajectoires pour la vérification et la commande de systémes continus et hybrides". Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10067.

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Nous présentons un ensemble de méthodes pour la vérification et la commande de systèmes continus et hybrides, basées sur l'utilisation de trajectoires individuelles. Dans une première partie, nous précisons la classe des systèmes considérés et leurs propriétés. Nous partons de systèmes continus régis par des équations différentielles ordinaires auxquels nous ajoutons des entrées et des événements discrets, constituant ainsi une classe de systèmes dynamiques hybrides. La seconde partie est consacrée la vérification de ces systèmes basée sur le calcul d'atteignabilité. Nous étudions comment un nombre fini dé trajectoires peut couvrir l'ensemble infmi des états atteignables du système. Nous montrons qu'en utilisant une analyse de la sensibilité aux conditions initiales, une sur-approximation de l'ensemble atteignable peut être obtenue. Nous en déduisons un algorithme qui, par une sélection hiérarchique des trajectoires, trouve rapidement un comportement mauvais ou prouve qu'il n'en existe aucun. La troisième partie concerne la commande optimale et se base sur des techniques de programmation dynamique approchée. Un coût est défini pour chaque trajectoire, et la commande minimisant ce coût se déduit d'une fonction valeur définie sur l'espace d'état et que nous représentons en utilisant un approximateur de fonction. Nous utilisons l'exprience fournie par des trajectoires tests pour améliorer cette approximation. Enfin, nous utilisons les résultats de la deuxième partie pour sélectionner ces trajectoires en cohérence avec les propriétés de généralisation locales de l'approximateur de fonction et en restreignant l'exploration de l'espace d'état pour limiter les calculs
We present a set of methods for the verification and control of continuous and hybrid systems, based on the use of individual trajectories. Ln the first part, we specify the class of the systems considered and their properties. We start from continuous systems governed by ordinary differential equations to which we add inputs and discrete events, thus constituting a class of hybrid dynamical systems. The second part is devoted to the verification problem and is based on reachable sets computations. We study how a finite number of trajectories can cover the infinite set of the states reachable by the system. We show that by using a sensitivity analysis w. R. T. Initial conditions, an over-approxirnation of the reachable set can be obtained. We deducefrom it an algorithm which, by an iterative and hierarchical selection of the trajectories, finds quickly a bad behavior or proves that none exists. Thethird part is concerned with optimal control and is based on approximate dynamic prograrnming techniques. A cost is defined for each trajectory, and the inputs minimizing this cost are deduced from a value function defmed on the state-space and which we represent by using a function approxirnator. We use the experience provided by test trajectories to improve this approximation. Lastly, we use the results of the second part to select these trajectories in coherence with the local generalization properties of the function approximator and in order to restrict the exploration of the state-space to limit the computational cost

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Demaya, Bernard. "Commande floue de systèmes à dynamiques complexes : application à la commande d'un moteur thermique". Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0043.

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Cette thèse s'inscrit dans la mouvance des nombreux travaux actuels sur la commande floue avec un souci d'application à la conception des systèmes automobiles embarqués, notamment pour le contrôle-moteur. La commande floue consiste à utiliser la connaissance de l'opérateur humain et à la synthétiser sous la forme de règles d'expertise ; cette technique permet donc de s'affranchir de l'utilisation de modèles mathématiques et d'intégrer des critères qualitatifs ou subjectifs dans la synthèse d'un système de commande. Dans une première étape, des généralités sur la commande floue et sur la conception des contrôleurs flous sont exposées. Puis, quelques points particuliers sont développées, notamment la commande des processus à dynamiques complexes. La justification et les performances de ces approches sont validées sur un «benchmark» issu du domaine de la commande adaptative. La faisabilité économique de ces structures de commande est ensuite illustrée expérimentalement sur deux applications bien différentes mais relatives au contrôle-moteur. La première application, qui est entièrement basée sur un jeu de règles d'expertise, consiste à supprimer le cliquetis. Les corrections apportées à la commande du système sont adaptées aux caractéristiques du phénomène, ce qui permet de limiter au mieux les dégradations des performances du moteur. La deuxième application concerne la régulation du ralenti. Après une première étude en simulation, un contrôleur flou est spécifié. Des essais sur véhicule permettent ensuite d'améliorer cette première solution et de proposer une nouvelle structure de commande floue. La configuration retenue autorise un réglage du confort acoustique et de conduite dans les différentes phases de fonctionnement. Et grâce à une diminution du régime de ralenti, elle devrait permettre une réduction de la consommation de carburant et de la pollution, surtout en cycle urbain où la régulation du ralenti est fortement sollicitée.

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Ben, Salah Jaâfar. "Analyse et commande des systèmes non linéaires complexes : application aux systèmes dynamiques à commutation". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00599364.

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Ce mémoire de thèse présente deux nouvelles approches pour l'analyse et la commande des systèmes non-linéaires complexes, comme les systèmes dynamiques à commutation de la classe des convertisseurs d'énergie électrique. Ces systèmes ont plusieurs modes de fonctionnement et ont un point de fonctionnement désiré qui, en général, n'est le point d'équilibre d'aucun des modes. Dans cette classe de systèmes, la commutation d'un mode de fonctionnement à un autre est commandée selon une loi qui doit être synthétisée. Par conséquent, la synthèse de commande implique l'étude des conditions qui permettent à un cycle limite stable de s'établir au voisinage du point de fonctionnement désiré, puis de la trajectoire de commande qui permet de l'atteindre en respectant les contraintes physiques de comportement (courant maximum supporté par les composants,. . .) ou les contraintes de temps (durée minimum entre deux commutations,. . .). Le cycle limite sera qualifié d'hybride car il est composé de plusieurs dynamiques(deux dans ces travaux).La première méthode développée s'appuie sur les propriétés géométriques des champs de vecteurs et est une extension d'une partie des travaux de thèse de Manon au LAGEP. Une condition nécessaire et suffisante d'existence et de stabilité d'un cycle limite hybride composé d'une séquence de deux modes de fonctionnement dans IR2 est présentée. Ce cycle définit la région finale à atteindre par le système depuis son état initial, par une trajectoire déterminée de manière optimale selon un critère donné (durée totale, énergie dépensée, . . .). La méthode proposée est appliquée aux convertisseurs d'énergie Buck et Buck-Boost alimentant une charge résistive. Une extension à IRn a été proposée et démontrée. Elle est illustrée sur un système non-linéaire dans IR3.La deuxième méthode est développée dans IR2 et basée sur la théorie de Lyapunov, bien connue en automatique pour étudier la stabilité des systèmes non-linéaires et concevoir des commandes stabilisantes.Il s'agit de déterminer par une approche géométrique, une fonction de Lyapunov quadratique commune aux deux modes de fonctionnement du système, qui permette d'obtenir un cycle limite hybride stable le plus proche possible du point de fonctionnement désiré et une commande stabilisante directe des interrupteurs

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Corbier, Christophe. "Contribution à l’estimation robuste de modèles dynamiques : Application à la commande de systèmes dynamiques complexes". Thesis, Paris, ENSAM, 2012. http://www.theses.fr/2012ENAM0041/document.

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L'identification des systèmes dynamiques complexes reste une préoccupation lorsque les erreurs de prédictions contiennent des outliers d'innovation. Ils ont pour effet de détériorer le modèle estimé, si le critère d'estimation est mal choisi et mal adapté. Cela a pour conséquences de contaminer la distribution de ces erreurs, laquelle présente des queues épaisses et s'écarte de la distribution normale. Pour résoudre ce problème, il existe une classe d'estimateurs, dits robustes, moins sensibles aux outliers, qui traitent d'une manière plus « douce » la transition entre résidus de niveaux très différents. Les M-estimateurs de Huber font partie de cette classe. Ils sont associés à un mélange des normes L2 et L1, liés à un modèle de distribution gaussienne perturbée, dit gross error model. A partir de ce cadre formel, nous proposons dans cette thèse, un ensemble d'outils d'estimation et de validation de modèles paramétriques linéaires et pseudo-linéaires boîte-noires, avec extension de l'intervalle de bruit dans les petites valeurs de la constante d'accord de la norme de Huber. Nous présentons ainsi les propriétés de convergence du critère d'estimation et de l'estimateur robuste. Nous montrons que l'extension de l'intervalle de bruit réduit la sensibilité du biais de l'estimateur et améliore la robustesse aux points de levage. Pour un type de modèle pseudo-linéaire, il est présenté un nouveau contexte dit L-FTE, avec une nouvelle méthode de détermination de L, dans le but d'établir les linéarisations du gradient et du Hessien du critère d'estimation, ainsi que de la matrice de covariance asymptotique de l'estimateur. De ces relations, une version robuste du critère de validation FPE est établie et nous proposons un nouvel outil d'aide au choix de modèle estimé. Des expérimentations sur des processus simulés et réels sont présentées et analysées.L'identification des systèmes dynamiques complexes reste une préoccupation lorsque les erreurs de prédictions contiennent des outliers d'innovation. Ils ont pour effet de détériorer le modèle estimé, si le critère d'estimation est mal choisi et mal adapté. Cela a pour conséquences de contaminer la distribution de ces erreurs, laquelle présente des queues épaisses et s'écarte de la distribution normale. Pour résoudre ce problème, il existe une classe d'estimateurs, dits robustes, moins sensibles aux outliers, qui traitent d'une manière plus « douce » la transition entre résidus de niveaux très différents. Les M-estimateurs de Huber font partie de cette classe. Ils sont associés à un mélange des normes L2 et L1, liés à un modèle de distribution gaussienne perturbée, dit gross error model. A partir de ce cadre formel, nous proposons dans cette thèse, un ensemble d'outils d'estimation et de validation de modèles paramétriques linéaires et pseudo-linéaires boîte-noires, avec extension de l'intervalle de bruit dans les petites valeurs de la constante d'accord de la norme de Huber. Nous présentons ainsi les propriétés de convergence du critère d'estimation et de l'estimateur robuste. Nous montrons que l'extension de l'intervalle de bruit réduit la sensibilité du biais de l'estimateur et améliore la robustesse aux points de levage. Pour un type de modèle pseudo-linéaire, il est présenté un nouveau contexte dit L-FTE, avec une nouvelle méthode de détermination de L, dans le but d'établir les linéarisations du gradient et du Hessien du critère d'estimation, ainsi que de la matrice de covariance asymptotique de l'estimateur. De ces relations, une version robuste du critère de validation FPE est établie et nous proposons un nouvel outil d'aide au choix de modèle estimé. Des expérimentations sur des processus simulés et réels sont présentées et analysées
Complex dynamic systems identification remains a concern when prediction errors contain innovation outliers. They have the effect to damage the estimated model if the estimation criterion is badly chosen and badly adapted. The consequence is the contamination of the distribution of these errors; this distribution presents heavy tails and deviates of the normal distribution. To solve this problem, there is a robust estimator's class, less sensitive to the outliers, which treat the transition between residuals of very different levels in a softer way. The Huber's M-estimators belong to this class. They are associated to a mixed L2 - L1 norm, related to a disturbed Gaussian distribution model, namely gross error model. From this formal context, in this thesis we propose a set of estimation and validation tools of black-box linear and pseudo-linear models, with extension of the noise interval to low values of the tuning constant in the Huber's norm. We present the convergence properties of the robust estimation criterion and the robust estimator. We show that the extension of the noise interval reduces the sensitivity of the bias of the estimator and improves the robustness to the leverage points. Moreover, for a pseudo-linear model structure, we present a new context, named L-FTE, with a new method to determine L, in order to linearize the gradient and the Hessien of estimation criterion and the asymptotic covariance matrix of the estimator. From these expressions, a robust version of the FPE validation criterion is established and we propose a new decisional tool for the estimated model choice. Experiments on simulated and real systems are presented and analyzed

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Corbier, Christophe. "Contribution à l'estimation robuste de modèles dynamiques : Application à la commande de systèmes dynamiques complexes". Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00832168.

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L'identification des systèmes dynamiques complexes reste une préoccupation lorsque les erreurs de prédictions contiennent des outliers d'innovation. Ils ont pour effet de détériorer le modèle estimé, si le critère d'estimation est mal choisi et mal adapté. Cela a pour conséquences de contaminer la distribution de ces erreurs, laquelle présente des queues épaisses et s'écarte de la distribution normale. Pour résoudre ce problème, il existe une classe d'estimateurs, dits robustes, moins sensibles aux outliers, qui traitent d'une manière plus " douce " la transition entre résidus de niveaux très différents. Les M-estimateurs de Huber font partie de cette classe. Ils sont associés à un mélange des normes L2 et L1, liés à un modèle de distribution gaussienne perturbée, dit gross error model. A partir de ce cadre formel, nous proposons dans cette thèse, un ensemble d'outils d'estimation et de validation de modèles paramétriques linéaires et pseudo-linéaires boîte-noires, avec extension de l'intervalle de bruit dans les petites valeurs de la constante d'accord de la norme de Huber. Nous présentons ainsi les propriétés de convergence du critère d'estimation et de l'estimateur robuste. Nous montrons que l'extension de l'intervalle de bruit réduit la sensibilité du biais de l'estimateur et améliore la robustesse aux points de levage. Pour un type de modèle pseudo-linéaire, il est présenté un nouveau contexte dit L-FTE, avec une nouvelle méthode de détermination de L, dans le but d'établir les linéarisations du gradient et du Hessien du critère d'estimation, ainsi que de la matrice de covariance asymptotique de l'estimateur. De ces relations, une version robuste du critère de validation FPE est établie et nous proposons un nouvel outil d'aide au choix de modèle estimé. Des expérimentations sur des processus simulés et réels sont présentées et analysées.L'identification des systèmes dynamiques complexes reste une préoccupation lorsque les erreurs de prédictions contiennent des outliers d'innovation. Ils ont pour effet de détériorer le modèle estimé, si le critère d'estimation est mal choisi et mal adapté. Cela a pour conséquences de contaminer la distribution de ces erreurs, laquelle présente des queues épaisses et s'écarte de la distribution normale. Pour résoudre ce problème, il existe une classe d'estimateurs, dits robustes, moins sensibles aux outliers, qui traitent d'une manière plus " douce " la transition entre résidus de niveaux très différents. Les M-estimateurs de Huber font partie de cette classe. Ils sont associés à un mélange des normes L2 et L1, liés à un modèle de distribution gaussienne perturbée, dit gross error model. A partir de ce cadre formel, nous proposons dans cette thèse, un ensemble d'outils d'estimation et de validation de modèles paramétriques linéaires et pseudo-linéaires boîte-noires, avec extension de l'intervalle de bruit dans les petites valeurs de la constante d'accord de la norme de Huber. Nous présentons ainsi les propriétés de convergence du critère d'estimation et de l'estimateur robuste. Nous montrons que l'extension de l'intervalle de bruit réduit la sensibilité du biais de l'estimateur et améliore la robustesse aux points de levage. Pour un type de modèle pseudo-linéaire, il est présenté un nouveau contexte dit L-FTE, avec une nouvelle méthode de détermination de L, dans le but d'établir les linéarisations du gradient et du Hessien du critère d'estimation, ainsi que de la matrice de covariance asymptotique de l'estimateur. De ces relations, une version robuste du critère de validation FPE est établie et nous proposons un nouvel outil d'aide au choix de modèle estimé. Des expérimentations sur des processus simulés et réels sont présentées et analysées.

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Zouari, Farouk [Verfasser]. "Sur la Commande Adaptative Neuronale de Systèmes Dynamiques Complexes / Farouk Zouari". München : GRIN Verlag, 2015. http://d-nb.info/1184038775/34.

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Alif, Adil. "Sur l'observation et la commande des systèmes dynamiques linéaires à retards". Nancy 1, 2005. http://www.theses.fr/2005NAN10184.

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Le travail présenté s'inscrit dans le cadre du suivi de trajectoires pour les systèmes à retards avec une approche temporelle. Il se divise en deux parties : La première partie englobe tous les problèmes liés à l'estimation de l'état d'un système retardé ou neutre, à savoir, le filtrage H∞, filtrage à entrées inconnues, commande basée observateur. Des nouvelles approches sont introduites pour résoudre ces différents problèmes. Des comparaisons théoriques et numériques avec d'autres résultats existants dans la littérature sont effectuées pour tester l'efficacité des résultats obtenus. La deuxième partie, basée sur des approches nouvelles, traite des problèmes du suivi de trajectoire d'un modèle dynamique quelconque. Des procédures pour construire des lois de commandes robustes permettant le suivi asymptotique de trajectoire, tout en garantissant les performances H∞, sont présentées. Des exemples numériques et des simulations sont montrés pour illustrer la démarche
The work presented here stands in the field of trajectories tracking for time delay systems in the time domain approach. It is divided into two parts : The first part contains the problems related to the estimation of retarded or neutral systems, namely, the H∞ filtering, unknown input filtering, observerbased controller. New approaches are introduced to salve these problems. Theoretical and numerical comparaisons with other existing results are presented to underline the relevance of the obtained results. The second part is based on new approaches to deal with problems related to the trajectories tracking and arbitrary model following. Procedures to design robust controllers ensuring the asymptotic tracking purpose, and guaranteing the H∞ performances, are presented. Numerical examples and simulations are presented to illustrate the proposed methods

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Gati, Mehdi. "Modélisation, observation et commande de systèmes dynamiques hybrides : application à l'automobile". Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112052.

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Dans cette thèse, on s'est intéressé à la modélisation et à la commande de systèmes dynamiques hybrides. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés à deux phénomènes, les à coups d'accélération longitudinale du véhicule en rapport engagé et la combustion homogène. Les à-coups d'accélération sont les variations brusques de l'accélération véhicule engendrées par une forte variation du couple moteur. Pour la compensation des à-coups, nous avons développé un modèle de chaîne cinématique d'un véhicule dans lequel nous avons intégré tous les éléments mécaniques contribuant à l'apparition du phénomène. Le modèle de chaîne développé est un modèle dynamique affine par morceaux à cause des jeux présent dans le système. Nous avons appliqué une commande prédictive qui tient compte des non linéarités de ce système, et nous avons comparé ses performances avec une commande linéaire classique. Nous avons aussi appliqué les techniques d'estimation d'état que nous avons développées dans la partie théorique de la thèse. Le deuxième phénomène étudié était la combustion homogène. Avec cetype de combustion, l'élévation de la température des gaz à l'intérieur de la chambre de combustion présente un comportement hybride. Dans cette thèse nous présentons un modèle réduit de combustion homogène que nous avons validé grâce à des essais réalisés sur banc moteur. De ce modèle nous avons dérivé un second modèle, hybride, qui présente l'avantage d'être simple à calibrer et qui se prête bien pour des problématiques de commande et/ou d'estimation d'état
In this thesis, we were interested on the modelling and control of hybrid dynamical systems. We study two phenomena that presents this kind of behavior, the jerkiness of vehicle acceleration and the homogeneous combustion. The jerkiness of vehicle acceleration is usually defined as the uncomfortable oscillations of the acceleration that is due to a sharp change on the motor torque. To eliminate theses oscillations we, first, develop a physical model of the vehicle driveline including the mane mechanical components contributing to the phenomenon. The obtained model was piecewise affine because of the backlash present in the powertrain. We applied a model predictive control scheme to deal with such kind of non linearities, and wecompare the closed loop performance to the one of a linear control loop. We also applied techniques of state estimation that we developed in this thesis to the vehicle driveline. The second studied phenomenon was the homogenous combustion. With this type of combustion, the temperature dynamics of gases have a hybrid behaviour. In this thesis we present a reduced model for the homogenous combustion that shown a good correlation with measures. From this model, we derive a second "hybrid" model that is suitable for parameter identification, control and state estimation

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Murilo, de Almeida Pinto André. "Contributions à la commande prédictive non linéaire pour les systèmes à dynamiques rapides". Grenoble INPG, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00442847.

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Cette thèse adresse le problème de la commande prédictive non linéaire (CPNL) appliquée aux systèmes à dynamiques rapides. Pour ces systèmes, le temps de calcul disponible peut s'avérer insuffisant pour la résolution des problèmes d'optimisation fortement non linéaires et contraints. Dans ce contexte, l'approche paramétrique utilisée dans cette thèse peut s'avérer un choix pertinent pour résoudre ce type de problèmes. Deux exemples d'application sont présentés pour souligner les avantages de la méthode paramétrique: le circuit d'air d'un moteur diesel et le système des pendules jumeaux sur un chariot. Une validation expérimentale sur les deux procédés est aussi proposée pour montrer l'efficacité des solutions proposées
This thesis addresses the challenging problem of applying nonlinear model predictive control (NMPC) to fast dynamical systems. For these systems, the available computational time may be insufficient to solve the underlying non convex optimization problems. In this context, the parameterized approach may be a potential candidate solution to deal with fast systems. Two practical applications are shown to emphasize the advantages of the parameterized approach: the diesel engine air path and the twin-pendulum system. Experimental validation results are proposed for the two processes in order to show the efficiency of the proposed framework

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Gapaillard, Muriel. "Représentation, commande et identification de systèmes hybrides". Angers, 2005. http://www.theses.fr/2005ANGE0023.

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Deux classes de systèmes hybrides, à sauts et commutations commandés ou autonomes, sont étudiées. Des représentations continues de ces systèmes sont introduites, qui permettent d’éviter des difficultés liées aux discontinuités. Ces représentations sont utilisées pour résoudre des problèmes de commande optimale et d’identification. Cette approche, qui amène à remplacer un problème hybride par un problème continu, est justifiée par des théorèmes de convergences vers des minima classiques ou à epsilon près en l’absence de compacité, démontrés à l’aide du lemme de Gronwall et du théorème de Lebesgue. Ces représentations permettent de résoudre des problèmes hybrides à l’aide de méthodes adaptées aux problèmes continus. Ceci est illustré par l’utilisation du calcul des variations. Les avantages pratiques apportés par les représentations sont mis en évidence
Two classes of hybrid systems with controlled or autonomous jumps and switchings are studied. Continuous representations of these systems are introduced, which enable to avoid difficulties associated with discontinuities. These representations are used to solve optimal control and identification problems. This approach, leading to the replacement of a hybrid problem by a continuous one, is justified by convergence theorems to either classical minima or epsilon-quasiminima with no compacity assumption, that are demonstrated by Gronwall’s lemma and Lebesgue’s theorem. These representations enable to solve hybrid problems by means of methods adapted to continuous problems. This possibility is illustrated by the use of calculus of variations. The practical advantages brought by the representations are highlighted

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Dietrich, Florian. "Analyse et contrôle de systèmes de dynamiques d'opinions". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0214/document.

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Les dynamiques d'opinions suscitent un regain d'intérêt de la part des communautés d'Automatique et de Mathématiques Appliquées. Cela peut s'expliquer par l'émergence des réseaux sociaux en ligne et de la possibilité d'exploiter et comprendre les comportements et données associés. Les modèles de dynamiques d'opinions sont des cas particuliers de systèmes multi-agents. Ces systèmes ont des applications diverses comme par exemple le contrôle du comportement d'une flotte de robots collaboratifs. Un système de dynamique d'opinions est ainsi constitué de plusieurs agents. L'état de chaque agent est alors modélisé par un réel qui représente l'opinion de celui-ci à propos d'un certain sujet. Les modèles mathématiques de dynamiques d'opinions décrivent alors l'évolution des opinions des agents dans le temps. De nombreux résultats ont été obtenus sur le régime asymptotique de ces systèmes, notamment sur la convergence vers le consensus, lorsque les opinions de tous les agents du système tendent vers la même valeur. Le régime transitoire, moins bien connu, présente également des phénomènes intéressants comme la formation d'accords locaux transitoires mais qui sont plus délicats à définir. Une étude de ces phénomènes est présentée pour des systèmes de dynamiques d'opinions à temps discret avec fonctions d'influence génériques dépendant de l'état. La contribution principale propose un critère de détection de la formation de ces accords locaux, ainsi que la prédiction de la durée pendant laquelle ce critère est vérifié. La seconde partie de cette thèse se concentre sur les dynamiques d'opinions en temps continu dont un des agents, appelé leader, a un rôle particulier : l'évolution de son opinion est contrôlable. Le leader est utilisé pour rassembler tous les agents dans son voisinage en temps fini, puis pour les amener vers une valeur de consensus désirée. La loi de commande proposée est valide pour des systèmes à fonctions d'influence dépendant du temps et de l'état et sous certaines conditions. De plus, le problème de contrôle en temps optimal consistant à rassembler tous les agents dans le voisinage du leader en temps minimal est examiné. Ceci est effectué dans le cas particulier de fonctions d'influence dépendant uniquement de l'état. Afin de déterminer la classe des commandes optimales admissible, le Principe du Maximum de Pontryagin est utilisé. Dans un cadre général, la commande optimale est précisée sous la forme de relations implicites. Pour le cas particulier où il n'y a pas d'interaction entre les agents, la loi de commande en temps optimal a été obtenue en pratique pour toute condition initiale
Opinion dynamics systems aroused renewed interest in the Control System Theory and Applied Mathematics communities. This can be explained by the emergence of online social networks and the possibility of exploiting and understanding associated behaviours and data. Opinion dynamic models are special cases of multi-agent systems. These systems have various applications such as controlling the behaviour of a fleet of collaborative robots. A system of opinion dynamics is thus composed of several agents. The state of each agent is then modeled by a real number, which represents the agent's opinion on a certain subject. The mathematical models of opinion dynamics then describe the evolution of agents' opinions over time. Many results have been obtained on the asymptotic behaviour of these systems, notably on convergence towards consensus, when the opinion of all agents of the system tend towards the same value. The less well known transient state also presents interesting phenomena such as the formation of local transient agreements, which are more tricky to define. A study of these phenomena is presented for discrete-time opinion dynamics systems with generic state dependent influence functions. The main contribution proposes a criterion for detecting the formation of these local agreements, as well as a prediction of the duration during which this criterion is verified. The second part of this thesis focuses on opinion dynamics in continuous time in which one of the agents, called leader, has a particular role: the evolution of its opinion is controllable. For systems with time and state-dependent influence functions and under certain conditions, a control law is presented that allows the leader to gather all agents in its neighbourhood in finite time and then steer them to a desired consensus value. In addition, the problem of time optimal control which consists in bringing all agents together in the neighborhood of the leader in minimal time is also examined for the case of only state-dependent influence functions. The Pontryagin Maximum Principle specifies the class of admissible optimal controls with implicit expressions within a general framework. For the particular case where there is no interaction between agents, the time-optimal control law has been obtained in practice for any initial conditions

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Dietrich, Florian. "Analyse et contrôle de systèmes de dynamiques d'opinions". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0214.

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Les dynamiques d'opinions suscitent un regain d'intérêt de la part des communautés d'Automatique et de Mathématiques Appliquées. Cela peut s'expliquer par l'émergence des réseaux sociaux en ligne et de la possibilité d'exploiter et comprendre les comportements et données associés. Les modèles de dynamiques d'opinions sont des cas particuliers de systèmes multi-agents. Ces systèmes ont des applications diverses comme par exemple le contrôle du comportement d'une flotte de robots collaboratifs. Un système de dynamique d'opinions est ainsi constitué de plusieurs agents. L'état de chaque agent est alors modélisé par un réel qui représente l'opinion de celui-ci à propos d'un certain sujet. Les modèles mathématiques de dynamiques d'opinions décrivent alors l'évolution des opinions des agents dans le temps. De nombreux résultats ont été obtenus sur le régime asymptotique de ces systèmes, notamment sur la convergence vers le consensus, lorsque les opinions de tous les agents du système tendent vers la même valeur. Le régime transitoire, moins bien connu, présente également des phénomènes intéressants comme la formation d'accords locaux transitoires mais qui sont plus délicats à définir. Une étude de ces phénomènes est présentée pour des systèmes de dynamiques d'opinions à temps discret avec fonctions d'influence génériques dépendant de l'état. La contribution principale propose un critère de détection de la formation de ces accords locaux, ainsi que la prédiction de la durée pendant laquelle ce critère est vérifié. La seconde partie de cette thèse se concentre sur les dynamiques d'opinions en temps continu dont un des agents, appelé leader, a un rôle particulier : l'évolution de son opinion est contrôlable. Le leader est utilisé pour rassembler tous les agents dans son voisinage en temps fini, puis pour les amener vers une valeur de consensus désirée. La loi de commande proposée est valide pour des systèmes à fonctions d'influence dépendant du temps et de l'état et sous certaines conditions. De plus, le problème de contrôle en temps optimal consistant à rassembler tous les agents dans le voisinage du leader en temps minimal est examiné. Ceci est effectué dans le cas particulier de fonctions d'influence dépendant uniquement de l'état. Afin de déterminer la classe des commandes optimales admissible, le Principe du Maximum de Pontryagin est utilisé. Dans un cadre général, la commande optimale est précisée sous la forme de relations implicites. Pour le cas particulier où il n'y a pas d'interaction entre les agents, la loi de commande en temps optimal a été obtenue en pratique pour toute condition initiale
Opinion dynamics systems aroused renewed interest in the Control System Theory and Applied Mathematics communities. This can be explained by the emergence of online social networks and the possibility of exploiting and understanding associated behaviours and data. Opinion dynamic models are special cases of multi-agent systems. These systems have various applications such as controlling the behaviour of a fleet of collaborative robots. A system of opinion dynamics is thus composed of several agents. The state of each agent is then modeled by a real number, which represents the agent's opinion on a certain subject. The mathematical models of opinion dynamics then describe the evolution of agents' opinions over time. Many results have been obtained on the asymptotic behaviour of these systems, notably on convergence towards consensus, when the opinion of all agents of the system tend towards the same value. The less well known transient state also presents interesting phenomena such as the formation of local transient agreements, which are more tricky to define. A study of these phenomena is presented for discrete-time opinion dynamics systems with generic state dependent influence functions. The main contribution proposes a criterion for detecting the formation of these local agreements, as well as a prediction of the duration during which this criterion is verified. The second part of this thesis focuses on opinion dynamics in continuous time in which one of the agents, called leader, has a particular role: the evolution of its opinion is controllable. For systems with time and state-dependent influence functions and under certain conditions, a control law is presented that allows the leader to gather all agents in its neighbourhood in finite time and then steer them to a desired consensus value. In addition, the problem of time optimal control which consists in bringing all agents together in the neighborhood of the leader in minimal time is also examined for the case of only state-dependent influence functions. The Pontryagin Maximum Principle specifies the class of admissible optimal controls with implicit expressions within a general framework. For the particular case where there is no interaction between agents, the time-optimal control law has been obtained in practice for any initial conditions

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Saadni, Mohammed Salah. "Contribution à la commande robuste d'une classe de systèmes dynamiques à retard". Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2336.

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Resumen

Ce mémoire de thèse est consacré au développement des outils d'analyse et des techniques de calcul de lois de commande par retour d'état ou de sortie pour une classe de systèmes dynamiques à états retardés. Les modèles utilisés pour décrire les comportements des systèmes à retard sont des représentations d'états linéaires invariantes dans le temps et de dimension infinie. Les modèles considérés sont sujets à des incertitudes résultant d'approximations lors de la modélisation. Les techniques d'analyse et de commande proposées dans ce mémoire tiennent compte des incertitudes et sont dites alors robustes. L'analyse envisagée dans cette thèse a pour objectif de fournir des conditions sous forme d'inégalités linéaires matricielles dépendantes de la taille du retard afin de tester la stabilité de cette classe de systèmes avec ou sans incertitudes. Les techniques de calcul de lois de commande visent quant à elle à déterminer les correcteurs de type retour d'état ou de sortie pour assurer la stabilité de l'ensemble pour toutes les incertitudes admissibles. Les techniques d'analyse et de commande proposées dans cette thèse reposent sur la théorie de Lyapunov (le théorème de Lyapunov-Krasovskii ou le théorème de Lyapunov- Razumikhin), et sur la résolution de problèmes numériques souvent de type LMI
This PhD thesis is dedicated to the development of the tools for the computation of state or output feedback control law for a class of dynamical time-delay systems. The considered models are linear time invariant state space models of infinite dimension. They are subject to uncertainties that can result from approximations while building the model. Techniques relevant to analysis and control have to take those uncertainties into account. The analysis tools considered in this thesis have to provide dependent-delay conditions to check the stability for the considered class of time delay systems. Some criteria are given to this end. The tools dedicated to the computation of control laws enable to design a state feedback or static or dynamical output feedback as well as observer-based controller to guarantee the stability of the closed-loop system whatever the nature of uncertainty is. All those tools, for both analysis and control, rely upon Lyapunov theory (Lyapunov-Krasovskii theorem and Lyapunov-Razumikhin theorem), as well as upon numerical solutions to problems expressed in terms of LMI

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Nguyen, Minh Tri. "Commande prédictive sous contraintes de sécurité pour des systèmes dynamiques Multi-Agents". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC071/document.

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Cette thèse porte sur des techniques de commande à base d’optimisation dans le cadre des systèmes dynamiques Multi-Agents sous contraintes, plus particulièrement liées à l’évitement des collisions. Dans un contexte ensembliste, l’évitement des collisions au sein de la formation se traduit par des conditions de non intersection des régions de sécurité caractéristiques à chaque agent/obstacle. Grace à sa capacité à gérer les contraintes, la commande prédictive a été choisie parmi les méthodes de synthèse fondées sur des techniques d’optimisation. Tout d’abord, une structure de type leader-suiveur est considérée comme une architecture décentralisée élémentaire. La zone de fonctionnement de chaque suiveur est décidée par le leader et puis une loi de commande locale est calculée afin de garantir que les suiveurs restent à l’intérieur de la zone autorisée, permettant d’éviter les collisions. Ensuite, un déploiement des agents fondé sur l’approche de commande prédictive décentralisée, utilisant des partitions dynamiques de Voronoi, est proposé, permettant de ramener chaque agent vers l’intérieur de sa cellule Voronoi. Une des contributions a été de considérer le centre de Chebyshev comme cible à l’intérieur de chaque cellule. D’autres solutions proposent l’utilisation du centre de masse ou du centre obtenu par l’interpolation des sommets. Finalement, des méthodes ensemblistes sont utilisées pour construire un niveau supplémentaire de détection de défauts dans le cadre du système Multi-Agents. Cela permet l’exclusion des agents défectueux ainsi que l’intégration des agents extérieurs certifiés sans défauts dans la formation en utilisant des techniques de commande prédictive centralisée
This thesis presents optimizationbased control techniques for dynamical Multi-Agent systems (MAS) subject to collision avoidance constraints. From the set-theoretic point of view, collision avoidance objective can be translated into non-overlapping conditions for the safety regions characterizing each agent/obstacle while maintaining the convergence towards a specified formation. Among the successful optimizationbased control methods, Model Predictive Control (MPC) is used for constraints handling. First, a leader-follower structure is considered as a basic decentralized architecture. The followers functioning zone assignment is decided by the leader and then the local linear feedback control is computed such that the follower operates strictly inside its authorized zone, offering anti-collision guarantees. Second, a dynamic Voronoi partition based deployment of the agents using an inner target driver is developed. The main novelty is to consider the Chebyshev center as the inner target for each agent, leading to an optimization-based decentralized predictive control design. In the same topic, other inner targets are considered such as the center of mass or vertex interpolated center. Third, set-theoretic tools are used to design a centralized FDI layer for dynamical MAS, leading to the exclusion of a faulty agent from the MAS formation and the integration of an external healthy/recovered agent in the current formation. The set-based FDI allows detecting and isolating these faulty agents to protect the current formation using centralized predictive control techniques

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Mezyani, Touria El. "Méthodologie de surveillance des systèmes dynamiques hybrides". Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2005/50376-2005-122.pdf.

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De nombreux procédés industriels sont hybrides par nature, ce qui signifie que leur comportement résulte de l'évolution et de l'interaction de variables continues et de variables discrètes. Le comportement dynamique d'un système hybride peut être représenté par une succession de modes. Chaque mode est caractérisé par une modalité de l'état discret, un ensemble de contraintes de type égalité (équations d'état par exemple) et un domaine d'admissibilité ou invariant décrit par un ensemble d'inégalités. Une transition d'un mode vers un autre mode a lieu lorsque certaines conditions logiques sont vérifiées. Les transitions peuvent être provoquées par un événement externe contrôlé ou un événement interne directement lié à l'évolution continue. Le principe général de la surveillance : détection et localisation de défaillances, d'un système dynamique, consiste à comparer l'évolution en ligne du système avec les évolutions prédites à partir d'un modèle établi sous des hypothèses de fonctionnement normal et défaillant. Dans le cadre de ce travail, nous avons choisi le modèle automate hybride comme modèle de référence du SDH. Une classification des défaillances est proposée suivant que celles-ci se manifestent sur la dynamique continue et/ou sur la dynamique discrète. Sur cette base et à partir de l'automate hybride représentant toutes les évolutions physiquement possibles du système, des graphes de prédictions de fonctionnement normal GPFN et des graphes de prédictions de fonctionnement défaillant GPFD sont construits. Ces graphes, directement extraits de l'automate, permettent de représenter les trajectoires hybrides du système en fonctionnement normal et en présence de défaillances. Une méthodologie générale de surveillance est décrite sur la base de la classification des défaillances proposée et des graphes de prédiction. Des tests de cohérence sont effectués de telle sorte que les observations continues et discrètes prélevées en-ligne sur le système soient confrontées avec les évolutions décrites par les GPFN et les GPFD. Les résidus stmcturés, issus des Relations de Redondance Analytiques, sont classiquement utilisés pour la surveillance des systèmes continus. Leur utilisation est étendue pour identifier le mode de fonctionnement courant. Ceci nécessite d'introduire les notions de discernabilité et de similarité entre modes. La méthodologie de surveillance est appliquée sur l'exemple d'un système hydraulique constitué de deux réservoirs connectés.

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Lin-Shi, Xuefang. "Commande des systèmes de conversion d'énergie". Habilitation à diriger des recherches, INSA de Lyon, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00182507.

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Ce document retrace mes activités d'enseignement effectuées depuis ma nomination à l'Institut National des Sciences Appliquées (INSA) de Lyon comme Maître de Conférences ainsi que mes activités de recherche menées au sein du Centre de Génie Electrique de Lyon (CEGELY), UMR CNRS 5005, devenu le Laboratoire Ampère depuis janvier 2007.

La première partie dresse un bilan de mon parcours professionnel, de mes activités de recherche, de mes activités d'encadrement, de ma participation à l'administration et de mes activités d'enseignement.

La seconde partie est consacrée à une présentation thématique des travaux menés dans les trois axes de recherche suivants : la commande pour des entraînements électriques, la commande des systèmes dynamiques hybrides et la commande des convertisseurs de puissance à découpage.

Ma contribution scientifique à travers des publications et des communications sera listée dans la troisième partie.

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Mitsiouk, Anton. "Contribution à l'optimisation des systèmes dynamiques : application au génie des procédés". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2007. http://oatao.univ-toulouse.fr/7650/1/mitsiouk.pdf.

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Ces travaux présentent une méthode d'optimisation dynamique pour le contrôle optimal en génie des procédés. Plus généralement, ils s'inscrivent dans une thématique plus vaste, concernant l'optimisation des systèmes dynamiques hybrides. La méthode développée repose sur une méthode hybride entre deux méthodes directes : approches séquentielles et simultanées. Cette méthode nommée Méthode directe a tirs multiples, se caractérise par un découpage de l'horizon de temps en sous intervalles d'intégration et par une réduction de l'espace de recherche des fonctions de contrôle par une paramétrisation de ces dernières. Contrairement aux méthodes séquentielles, la méthode présentée permet de prendre en compte facilement des contraintes sur les variables d'état, ce qui représente une classe importante de problème en Génie des Procédés. De plus, la taille du problème d'optimisation reste acceptable car seules les fonctions de contrôle sont paramétrisées. Toutefois, ce problème d'optimisation est plus complexe que celui des approches séquentielles, à cause de la mise en oeuvre de contraintes de continuité (sur les variables d'état et de contrôle) entre les différents sous intervalles issus de la subdivisons du temps. Cette méthode est intégrée dans le noyau numérique de la plate forme PrODHyS. Son utilisation est illustrée au travers de trois exemples en génie des procédés.

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Laganier, Frank S. "Simulation dynamique de procédés : méthodes itératives dynamiques pour la résolution de systèmes algébro-différentiels". Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT038G.

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Parmi les strategies de resolution utilisees pour la simulation de procedes, il est de rigueur de distinguer entre approches modulaires et approches orientees equations. Cette dichotomie, si elle n'est pas depourvue d'une certaine validite, ne reflete pas la veritable problematique des approches possibles en simulation dynamique. Les modeles dynamiques de procedes chimiques que nous considerons sont constitues par des systemes d'equations differentielles et algebriques (eda), plus ou moins fortement couplees, qui sont resolus numeriquement par discretisation en une suite de systemes d'equations algebriques associes. Si lors de la resolution du systeme d'eda, une phase de decouplage precede celle de discretisation, la methode est dite iterative dynamique. Dans le cas contraire, elle est dite directe. La classe des methodes iteratives dynamiques possede un certain nombre de proprietes qui font d'elles des alternatives attrayantes aux methodes dynamiques directes. L'approche modulaire simultanee (ams) et l'approche par relaxation de fonctions (rf) sont deux exemples de methodes iteratives dynamiques que nous etudions avec plus d'attention. Selon la philosophie des approches modulaires, l'ams se decompose en deux niveaux. Un niveau module ou chaque module correspondant a une ou a un groupe d'operation(s) unitaire(s) est resolu individuellement et un niveau procede, ou le couplage entre modules par le biais des connexions entre ceux-ci est pris en compte. Le niveau procede est caracterise par le coordinateur qui gere l'horizon de temps sur lequel sont integres les modules, et promeut la convergence de la methode

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Mailleret, Ludovic. "Stabilisation globale de systèmes dynamiques positifs malconnus : applications en biologie". Nice, 2004. http://www.theses.fr/2004NICE4024.

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Les travaux présentés dans cette thèse portent sur des problématiques de contrôle de systèmes non-linéaires d’équations différentielles ordinaires positifs. Les modèles issus des sciences de la vie, chargés de décrire l’évolution de quantités positives, appartiennent à cette classe de systèmes. Ces modèles comportent souvent certaines parties, liées à la biologie du processus considéré, qui sont de formes analytiques incertaines mais connues qualitativement. Nous proposons ici d’exploiter ces propriétés qualitatives au moyen d’une commande utilisant une mesure de l’incertitude, afin d’imposer au système un comportement simple : la convergence de l’état vers un équilibre unique et réglable. Après un bref état de l’art sur les systèmes positifs, nous introduisons les classes de systèmes pour lesquelles une stratégie de commande assurant la stabilisation globale est proposée. L’ajout d’une partie adaptative améliore cette stratégie, permettant alors de rejoindre un équilibre choisi, en dépit d’incertitudes paramétriques. Nous appliquons ces résultats théoriques à plusieurs modèles biologiques : gestion de la pêche, culture de micro-organismes en bioréacteurs… Une de nos principales applications porte sur la stabilisation de bioprocédés exploitant e réseaux trophiques microbiens en cascade. Nous avons pu valider expérimentalement notre démarche sur un cas particulier de ces procédés : un fermenteur anaérobie, procédé de traitement biologique de l’eau à haut rendement mais très sensible aux conditions opératoires
Works presented in this thesis focus on problems related to the control of positive systems of nonlinear ordinary differential equations. Biological models that aim at describing the evolution of positive quantities do belong to this class of systems. These models often include some parts, related to the phenomenon’s biology, which have unknown analytical expressions but are known in a qualitative manner. In this thesis, we propose to use these qualitative properties together with a control law, based on the measurement of the uncertain part, in order to globally stabilize any trajectory towards a single equilibrium. A brief state of the art on positive systems begins the thesis. We introduce then a control law, able to ensure the global stabilization of the considered class of systems. The introduction of an adaptive part enhances our approach, so that the control law is able to deal with some parameter uncertainties. We apply these results to some biological models : fishery management model, bioreactors exploiting microorganisms… One of our main applications concerns cascade bioreactions occurring in bioreactors some experimental tests of our approach on an anaerobic digester, an efficient but very sensitive waste water treatment plant, validate our approach

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Taleb, Marwa. "Contribution à la commande prédictive des systèmes dynamiques modélisés par réseaux de Petri". Thesis, Le Havre, 2016. http://www.theses.fr/2016LEHA0026/document.

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Cette thèse concerne l'élaboration de stratégies de commande prédictive pour certaines classes de systèmes dynamiques continus, discrets et hybrides modélisés par des extensions de réseaux de Petri ad hoc. Pour les systèmes continus et en vue de limiter la complexité de calcul inhérente à la forme standard de la commande prédictive, plusieurs améliorations sont proposées. Celles-ci permettent de surmonter le problème de "hill climbing" caractéristique des trajectoires obtenues avec certains réseaux de Petri. Elles assurent également la possibilité d'implémenter la commande en temps réel en adaptant l'horizon de prédiction pour réduire la complexité algorithmique. Enfin, elles permettent de limiter la sollicitation des actionneurs tout en garantissant la stabilité asymptotique du système commandé. Pour les systèmes discrets temporisés et pour éviter l'exploration exhaustive du graphe d'atteignabilité, une méthode de commande est proposée, basée sur la commande prédictive appliquée à une approximation continue du système discret. Enfin pour les systèmes hybrides, une commande prédictive hybride est développée, inspirée de la commande prédictive continue. Les performances de ces différentes stratégies de commande sont évaluées et comparées avec différentes simulations numériques
This thesis concerns the development of predictive control strategies for some classes of continuous, discrete and hybrid dynamic systems modeled by specific extensions of Petri nets. For continuous systems and in order to limit the computational complexity inherent to the standard form of the predictive control, several improvements are proposed. These improvements allow overcoming the problem of hill climbing that characterizes trajectories obtained with some Petri nets. They also ensure the possibility to implement real-time control by adapting the prediction horizon in order to reduce the algorithmic complexity. Finally, they limit actuators solicitation while ensuring the asymptotic stability of the controlled system. For timed discrete systems and in order to avoid the exhaustive exploration of the reachability graph, a control method is proposed, based on the predictive control applied to a continuous approximation of the discrete system. Finally for hybrid systems, hybrid predictive control is developed, inspired by the continuous predictive control. The performance of these different control strategies are evaluated and compared to different numerical simulations

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Nguyen, Hoai Nam. "Commande sous contraintes pour des systèmes dynamiques incertains : une approache basée sur l'interpolation". Phd thesis, Supélec, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783829.

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Un problème fondamental à résoudre en Automatique réside dans la commande des systèmes incertains qui présentent des contraintes sur les variables de l'entrée, de l'état ou la sortie. Ce problème peut être théoriquement résolu au moyen d'une commande optimale. Cependant la commande optimale par principe n'est pas une commande par retour d'état ou retour de sortie et offre seulement une trajectoire optimale le plus souvent par le biais d'une solution numérique.Par conséquent, dans la pratique, le problème peut être approché par de nombreuses méthodes, tels que"commande over-ride" et "anti-windup". Une autre solution, devenu populaire au cours des dernières décennies est la commande prédictive. Selon cette méthode, un problème de la commande optimale est résolu à chaque instant d'échantillonnage, et le composant du vecteur de commande destiné à l'échelon curant est appliquée. En dépit de la montée en puissance des architecture de calcul temps-réel, la commande prédictive est à l'heure actuelle principalement approprié lorsque l'ordre est faible, bien connu, et souvent pour des systèmes linéaires. La version robuste de la commande prédictive est conservatrice et compliquée à mettre en œuvre, tandis que la version explicite de la commande prédictive donnant une solution affine par morceaux implique une compartimentation de l'état-espace en cellules polyédrales, très compliquée.Dans cette thèse, une solution élégante et peu coûteuse en temps de calcul est présentée pour des systèmes linéaire, variant dans le temps ou incertains. Les développements se concentre sur les dynamiques en temps discret avec contraintes polyédriques sur l'entrée et l'état (ou la sortie) des vecteurs, dont les perturbations sont bornées. Cette solution est basée sur l'interpolation entre un correcteur pour la région extérieure qui respecte les contraintes sur l'entrée et de l'état, et un autre pour la région intérieure, ce dernier plus agressif, conçue par n'importe quelle méthode classique, ayant un ensemble robuste positivement invariant associé à l'intérieur des contraintes. Une simple fonction de Lyapunov est utilisée afin d'apporter la preuve de la stabilité en boucle fermée.

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Khaled, Yassine. "Contribution à la commande et l'observation des systèmes dynamiques continus sous mesures clairsemées". Thesis, Cergy-Pontoise, 2014. http://www.theses.fr/2014CERG0706/document.

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Les travaux de cette thèse portent sur l'analyse de stabilité des systèmes dynamiques impulsionnels et la synthèse d'observateurs pour les systèmes dynamiques continus avec mesures discrètes.On considère que les mesures sont prises d'une façon aléatoire pour éviter la perte d'observabilité et on montre que la synthèse d'un observateur impulsionnel couplé avec un observateur classique continu via un gain est une solution pertinente pour reconstruire l'état continu du système et commander et stabiliser ces systèmes par un retour d'état basé sur ces observateurs. De plus, ce nouveau schéma d'observateur (impulsionnel couplé avec observateur classique continu) permet de reconstruire le vecteur de sortie même si les mesures prises ne vérifient pas les conditions du Shannon-Nyquist. Ensuite, un chapitre est dédié à la détection de mode actif et à la reconstruction de son état associé, ceci pour une classe de systèmes linéaires hybrides sous mesures clairsemées. La solution que nous avons apportée à ce problème est d'une part l'analyse d'observabilité des systèmes sous échantillonnage aléatoire et d'autre part la synthèse d'observateurs impulsionnels. Ici, la première approche est basée sur le concept d'échantillonnage compressif bien connu en théorie du traitementdu signal. Une synthèse d'observateurs impulsionnels a été présentée pourquelques cas particuliers.D'autre part, une nouvelle méthode de synthèse d'observateurs spécifique aux systèmes non linéaire continus avec mesures discrètes est également proposée. Cette méthode utilise la condition de Lipchitz pour la transformation d'un système non linéaire à un système linéaire à paramètres variants basée sur l'utilisation du théorème des accroissements finis afin de synthétiser des observateurs impulsionnels.Enfin, les observateurs proposés sont testés sur une application à la synchronisation de systèmes chaotiques dédiés à la communication sécurisée
This thesis deals with the stability analysis of impulsive systems and the design of impulsive observers for systems under sparse measurements.The measures are sparse but random in order to avoid the loss of observability.Moreover, it is highlighted that the synthesis of an impulsive observer coupled with a classical continuous observer via an observer gain is an appropriate solution to reconstruct the continuous system state and to stabilize this system by state feedback based on these observers. In addition, this new scheme (impulsive observer coupled with classical observer) can reconstruct the output vector, even if the available measurement do not verify the Nyquist-Shannon conditions. Another part is dedicated to the detection of the active mode and to the estimation of the associated continuous state for a class of linear hybrid systems under sparse measurements. The solution we found to this problem is firstly the observability of systems under random sampling and secondly the design of an impulsive observer. Here, the first approach is based on the concept of compressive sensing theory well known in signal processing. The design of the impulsive observer is presented for some special classes of nonlinear systems.Moreover, a novel observer design method for continuous nonlinear systems withdiscrete measurements is proposed. This method uses the Lipchitz conditions andthe mean value theorem in order to transform the problem in a linear one.Finally, the proposed observer are tested on application to the synchronization of chaotic systems dedicated to the secure communications

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Nour, el Alaoui Omar. "Sur le comportement cyclique des systèmes dynamiques hybrides". Reims, 2002. http://www.theses.fr/2002REIMS004.

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Les Systèmes Dynamiques Hybrides sont des systèmes faisant intervenir explicitement et simultanément des dynamiques continues et discrètes. Dans ce cadre, nous nous intéressons à une sous-classe de SDH couplant explicitement des configurations discrètes et des équations algébro-différentielles dont la commande est événementielle et périodique. On trouve ce type de fonctionnement dans le cadre de procédés batch et de systèmes électrotechniques. Les travaux menés dans cette thèse ont pour objet d'étudier les convertisseurs statiques sous un aspect hybride, de manière à caractériser ses cycles de fonctionnement lorsque la commande est périodique. L'étude a conduit à examiner le problème selon deux aspects complémentaires que sont l'analyse et la synthèse. L'analyse doit permettre de déterminer la période du cycle de fonctionnement du convertisseur en connaissant a priori la période de la commande et les conditions initiales appliquées au convertisseur. La synthèse consiste à déterminer les caractéristiques de la commande quand le cycle de fonctionnement du convertisseur est imposé. Cette problématique a conduit dans un premier temps au développement d'une modélisation graphique à base de RdP hybrides qui a permis de caractériser des systèmes électrotechniques simples. Cependant cette approche ne s'applique qu'à certains types de convertisseurs car les RdP Hybrides sont limités à l'utilisation de variables d'état qui sont linéaires. Nous avons par conséquent orienté nos travaux vers une modélisation par Réseaux de Petri Mixtes. Afin de conserver tous les avantages de ce modèle et lui associer un cadre formel pour l'analyse et la synthèse,

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Cerrada-Lozada, Mariela. "Sur les modèles flous adaptatifs dynamiques". Toulouse, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAT0021.

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La contribution principale de ce travail de recherche est la proposition d'un modèle flou avec des fonctions d'appartenance dynamiques à paramètres ajustables en ligne, par un algorithme basé sur l'Apprentissage par Renforcement (AR). L'approche présentée prend en compte la dynamique des variables du système en introduisant, dans les fonctions d'appartenance d'un modèle flou, la valeur moyenne et la variance des variables d'entrée et de sortie du modèle au temps t. De cette manière, les ensembles flous se déplacent sur le domaine de discours des variables, en fonction des valeurs de la moyenne et de la variance échantillonnées ;ainsi, la possibilité d'obtenir des ensembles flous disjoints peut être minimisée. La propriété dynamique du modèle flou proposé est un atout pour résoudre les problèmes de commande de systèmes variant avec le temps, par exemple. Des exemples d'identification de fonctions non-linéaires, variant avec le temps, illustrent la capacité du modèle flou adaptatif dynamique pour l'identification des systèmes. Une application à la commande prédictive a été développée, en utilisant le modèle flou proposé comme modèle de prédiction et l'AR pour résoudre le problème d'optimisation de ce type de schéma de commande. Finalement, l'utilisation de l'information contenue dans les fonctions d'appartenance dynamiques du modèle flou à des niveaux supérieurs de supervision et diagnostic, a été aussi discutée comme perspective intéressante d'application de ce type de modèles
This work deals with the proposition of an adaptive fuzzy model with dynamical membership functions. The identification of the parameters of these membership functions is performed by a on-line reinforcement learning-based algorithm. This approach takes into account the system variables dynamic by incorporating the mean value and the variance, at time t, of the input and output variables of the fuzzy model into its membership functions. By this way, the fuzzy sets associated to the fuzzy variables, are relocated on the domain of discourse according to the sampled mean and variance values; thus, a disjointed partition of the fuzzy sets of the fuzzy model could be avoid. The dynamical property of the proposed fuzzy models is an asset in fuzzy control problems in case of time-varying nonlinear systems, for example. Classical examples related to the identification of time-varying nonlinear functions show the capabilities of the dynamical fuzzy models. An application to predictive control has been developed using the fuzzy model as one step ahead predictor and the reinforcement learning in the optimization problem of this type of control scheme. Finally, a discussion about the use of the information provided by the dynamical membership functions is presented in order to accomplish diagnosis and supervision tasks at upper levels

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Jussiau, William. "Lois de commande pour le contrôle des écoulements oscillateurs". Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2024. http://www.theses.fr/2024ESAE0032.

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Cette thèse porte sur la synthèse de lois de commande pour les écoulements oscillateurs à faible nombre de Reynolds. Nous y étudions deux configurations canoniques en 2D : l’écoulement autour d’un cylindre, et l’écoulement au-dessus d’une cavité ouverte. Ces deux cas d’étude présentent un équilibre stationnaire instable, et un régime d’oscillations auto-entretenues – respectivement, un cycle limite et un attracteur torique. L’objectif principal est la synthèse de lois de commande pour supprimer complètement le régime oscillatoire, pour réduire la traînée moyenne, les vibrations structurelles ou le rayonnement acoustique tonal. En pratique, la synthèse de lois de commande pour ces systèmes est rendue difficile par la diversité des phénomènes dynamiques émergeant des équations de Navier-Stokes, non-linéaires et de dimension infinie. Dans cette thèse, nous proposons trois méthodes distinctes pour la synthèse de correcteurs adaptés à ces systèmes, utilisant des hypothèses de moins en moins restrictives. La première méthode utilise conjointement une paramétrisation des correcteurs stabilisant l’équilibre, un algorithme d’optimisation sans dérivée et les données de simulation non-linéaire. La seconde méthode exploite la bifurcation de Hopf supercritique pour construire des correcteurs à partir de simulations non-linéaires seulement. La troisième méthode se base sur le formalisme de la résolvante moyenne pour construire itérativement une loi de commande LTI par morceaux à partir de données entrée-sortie uniquement
This thesis deals with the synthesis of control laws for oscillator flows at low Reynolds number. We study two canonical 2D configurations : the flow around a cylinder, and the flow over an open cavity. Both present an unstable stationary equilibrium, and a regime of self-sustained oscillations – respectively, a limit cycle and a toroidal attractor. The main objective is the synthesis of control laws to completely suppress the oscillatory regime, to reduce the mean drag, structural vibrations or tonal noise. In practice, the synthesis of control laws for these systems is rendered difficult by the diversity of dynamic phenomena emerging from the infinite-dimensional, non-linear Navier-Stokes equations. In this thesis, we propose three distinct methods for the synthesis of suitable controllers for these systems, using increasingly less restrictive assumptions. The first method makes joint use of a parameterization of stabilizing controllers, a derivative-free optimization algorithm and nonlinear simulation data. The second method exploits the supercritical Hopf bifurcation to build correctors from nonlinear simulations only. The third method relies on the mean resolvent framework to iteratively construct a piecewise-LTI control law from input-output data only

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Lefebvre, Dimitri. "Commande par précompensation dynamique des systèmes généralisés". Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10171.

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Ce travail concerne l'étude des systèmes linéaires généralisés (ou singuliers) en temps continu. Ces systèmes sont décrits par des équations algebro-différentielles et présentent des impulsions à l'instant initial et à tout instant ultérieur lorsque l'entrée n'est pas suffisamment dérivable. La contribution principale de ce travail est l'élaboration d'une commande par précompensation dynamique. Cette commande est intéressante dans la mesure où elle permet de supprimer les discontinuités qui affectent les variables du semi-état et de la sortie, et où elle fait apparaître explicitement les dérivées successives de l'entrée. Le régulateur proposé dans ce mémoire est construit à partir de changements de variables successifs et avec un nombre minimal d'intégrateurs nécessaires pour assurer la continuité du semi-état aprés l'instant initial, et pour permettre l'observation de l'état du système compensé. D'autre part, le précompensateur est intégré dans une structure de commande modulaire et évolutive. Associé à différents bouclages, Il a contribué à l'élaboration de résultats originaux pour d'autres objectifs de commande: la stabilisation, le placement de pôles, l'observation, le découplage, et la commande optimale avec un critère à c^ùt quadratique. Enfin, tous les algorithmes présentés ont été implantés numériquement avec le logiciel de calcul matriciel Matlab 3. 5

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Manon, Philippe. "Sur l'optimisation des séquences de fonctionnement des systèmes dynamiques hybrides". Lyon 1, 2001. http://www.theses.fr/2001LYO10046.

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Danès, Patrick. "Interfaçage symbolique-numérique dans la simulation qualitative des systèmes dynamiques". Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30072.

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Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre de l'étude des systèmes dynamiques par l'utilisation conjointe des techniques de raisonnement qualitatif et des techniques classiques de l'Automatique. Sa problématique, dite de l'interface symbolique-numérique, concerne l'élaboration de méthodes permettant de déterminer la réponse d'un système représenté par son équation d'état à des entrées provenant d'une simulation qualitative. Dans un premier temps, la représentation qualitative des signaux d'entrée est complétée par des «enveloppes» délimitant le domaine compact de leurs valeurs admissibles à chaque instant. Le problème alors considéré consiste en la détermination des enveloppes des réponses possibles du système, lorsque son vecteur d'état initial est décrit en termes d'intervalles. L'auteur propose une reformulation de ce problème en un ensemble de problèmes de commande optimale à temps final fixé, et énonce les particularisations du principe du maximum de Pontriaguine nécessaires à leur traitement. Le cas des systèmes linéaires invariants ainsi que celui où la représentation qualitative des entrées dégénère en des signaux déterministes font l'objet d'une attention particulière. Ces résultats sont ensuite étendus à la détermination d'une approximation de la réponse d'un système à un signal obtenu par une simulation qualitative de type QSIM, y compris lorsque les instants qualitatifs de cette représentation sont encadrés par des intervalles numériques. Enfin, l'approche est complétée de façon à appréhender des problèmes plus spécifiques: on présente d'abord les modifications à lui apporter lorsque certains paramètres du système sont constants et définis par des intervalles ; ensuite, on considère un système dynamique parfaitement connu soumis à des signaux d'entrée décrits à la manière de QSIM, et on montre comment l'information sur les dérivées de ces signaux peut permettre de déterminer plus précisément les évolutions des sorties

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Riu, Delphine. "Modélisation et commande de systèmes électriques : de leur structure optimale à leurs performances dynamiques". Habilitation à diriger des recherches, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00566876.

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Les systèmes d'énergie électrique embarqués ou semi autonomes connaissent des évolutions marquées. Parmi elles, on peut citer l'introduction massive d'électronique de puissance permettant d'améliorer significativement les performances via leur commande et l'interfaçage de sources de stockage. A contrario, de nombreux problèmes se posent lors du dimensionnement et du choix de l'architecture de commande du système : quelle stratégie de gestion énergétique doit-on mettre en œuvre au préalable pour optimiser les flux et le dimensionnement des sources ? Quelle commande permet d'intégrer à la fois des critères de performances dynamiques, de stabilité et de robustesse vis-à-vis des incertitudes paramétriques inhérentes à un processus de dimensionnement ? Enfin, quels outils et modèles doit-on mettre en œuvre pour garder un lien fort entre paramètres du système et critères de performances tout au long de ce processus ? Les travaux présentés dans ce mémoire proposent des premières réponses à ces questions, via l'utilisation de techniques de commande avancées comme la commande optimale ou la commande robuste. Des outils originaux de modélisation, basés sur les systèmes d'ordre non entier seront également présentés pour la modélisation de dispositifs diffusifs (machines électriques, générateurs électrochimiques) ou modélisés par des équations aux dérivées partielles.

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Lavigne, Loïc. "Outils d'analyse et de synthèse des lois de commande robuste des systèmes dynamiques plats". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00186323.

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Ce travail propose une méthodologie d'analyse et de synthèse de lois de commande robustes pour les systèmes dynamiques plats perturbés. Pour une famille de modèles perturbés, le suivi de trajectoire nominale déterminée à l'aide du concept de platitude, est garanti par un régulateur linéaire déterminé par optimisation de critères . Cette synthèse et/ou analyse est basée dans un premier temps sur une famille de modèle LTI modélisant le comportement dynamique du procédé au voisinage de la trajectoire de référence. En vue d'une réduction du conservatisme une nouvelle méthodologie est ensuite proposée pour obtenir une modélisation LPV de la dynamique de l'écart de trajectoire. Cette démarche est appliquée à la synthèse d'une loi de commande robuste pour un procédé multivariable et non linéaire, puis à l'analyse d'une loi de commande de vol dans le cadre du groupe de Recherche Européen GARTEUR AG11.

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Lavigne, Loïc. "Outils d'analyses et de synthèses des lois de commande robustes des systèmes dynamiques plats". Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12673.

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Ce travail propose une méthodologie d'analyse et de synthèse de lois de commande robustes pour les systèmes dynamiques plats perturbés. Pour une famille de modèles perturbés, le suivi de trajectoire nominale déterminée à l'aide du concept de platitude, est garanti par un régulateur linéaire déterminé par optimisation de critères H[infini]. Cette synthèse et/ou analyse est basée dans un premier temps sur une famille de modèle LTI modélisant le comportement dynamique du procédé au voisinage de la trajectoire de référence. En vue d'une réduction du conservatisme une nouvelle méthodologie est ensuite proposée pour obtenir une modélisation LPV de la dynamique de l'écart de trajectoire. Cette démarche est appliquée à la synthèse d'une loi de commande robuste pour un procédé multivariable et non linéaire, puis à l'analyse d'une loi de commande de vol dans le cadre du groupe de Recherche Européen GARTEUR AG11.

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Janat, Yaman. "Commande CRONE monovariable et multivariable de systèmes peu amortis". Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/56/.

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La réduction des vibrations est un problème majeur dans le secteur industriel. Cette thèse met en œuvre la technique du contrôle actif qui permet d'atténuer les résonances d'une structure. . Les deux supports expérimentaux de cette thèse sont des procédés " actifs ", l'un monovariable et l'autre multivariable. Le premier procédé est une maquette simple composée d'une poutre encastrée-libre soumise à la flexion uniquement. Le second procédé est une maquette simplifiée d'aile d'avion et soumise à la fois à la flexion et à la torsion. Dans le cadre de cette thèse, les procédés étant à la fois peu amortis mais aussi incertains, la stratégie de commande repose sur la mise en œuvre de contours dits " d'isoamortissement " d'une part et de la commande CRONE (Commande Robuste d'Ordre Non Entier) d'autre part. Ces contours et cette commande sont tous deux des résultats de la recherche menée par Alain Oustaloup à partir de la théorie de la dérivation non entière. Les contours d'isoamortissement sont particulièrement adaptés au contrôle de vibrations car la graduation du contour d'isoamortissement tangeant au lieu de Nichols en boucle ouverte est significative du facteur d'amortissement en asservissement et en régulation. La commande CRONE a pour objectif la robustesse du degré de stabilité de la commande vis-à-vis des incertitudes du procédé. Le degré de stabilité est mesuré par le facteur de résonance en asservissement ou le facteur d'amortissement en asservissement et en régulation et les incertitudes sont prises en compte à travers les véritables domaines qu'elles définissent, conférant ainsi à la commande CRONE un caractère non pessimiste. Cette thèse a mis en évidence l'efficacité de la commande CRONE associée aux contours d'isoamortissement pour traiter les procédés incertains peu amortis. Les procédés d'étude asservis présentent des réponses avec un meilleur facteur d'amortissement et les essais ont montré les propriétés de robustesse de la commande
The vibrations reduction is a major issue in the industrial field. This thesis deals with active control to attenuate the resonances of a structure. The two experimental devices of this thesis are processes with piezoelectric ceramics; one is monovariable and the other is multivariable. The first one is a simple model composed of a free-clamped beam only subjected to bending. The second is a simplified model of an airplane wing, subjected at the same time to bending and torsion. In the frame of our work, the processes being at the same time lightly-damped and uncertain, the control strategy lies on fractional robust control (CRONE control) and iso-damping contours. The iso-damping contours are particularly adapted to the control of vibrations since the graduation of the iso-damping contour tangent to an open-loop Nichols locus is the damping factor of the closed-loop response. The CRONE control aims at insuring the robustness of the stability degree of the control, taking into account the plant uncertainties. The stability degree is measured by the resonance factor or the damping factor and the plant uncertainties are taken into account without over-estimation. This thesis has shown the efficiency of the CRONE control associated to the iso-damping contours in order to deal with uncertain and lightly damped processes. The studied processes are well-better damped and experimental results have confirmed the robustness of the control
This thesis work is placed at the crossroad of Automatic control, Artificial Intelligence and Biotechnology. It aims at developing a modelling and control methodology based on a fuzzy logic approach. The first part of the work presents an introduction to the principles and techniques used in current wastewater treatment plants. It highlights the difficulty in modelling the multiple phenomena involved. From this fact, in the second part, focused on fuzzy modelling and control, we develop initially the identification of affine fuzzy models of Takagi-Sugeno (TS) type from input-output data. We used several fuzzy clustering methods as well as an agglomerative-competitive method which is robust in presence of noise. This type of "grey box" approach allows a rule-based representation which approximates the nonlinear dynamics as a concatenation of locally linear sub-models in the nonlinear autoregressive form (NARX). Moreover, we have developed a graphical version of the FMID toolbox for the fuzzy modelling of systems. Then, we propose a suboptimal linear-quadratic TS fuzzy control relevant to the structure of the identified fuzzy model, by using the parallel distributed compensation (PDC) technique. Finally, the whole methodology is tested and validated in simulation on an aerobic wastewater treatment bioprocess

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Motchon, Koffi Mawussé Djidula. "Caractérisation de la discernabilité des systèmes dynamiques linéaires et non-linéaires affines en la commande". Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10027/document.

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Le problème de discernabilité des comportements entrées-sorties de deux systèmes dynamiquesse pose dans de nombreuses applications telles que l’observation et la commande dessystèmes dynamiques hybrides. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la caractérisation decette propriété de discernabilité des comportements entrées-sorties. Pour la classe des systèmesdynamiques linéaires et non-linéaires affines en la commande, nous établissons : des conditionsde discernabilité stricte qui garantissent la discernabilité des systèmes quelles que soient lescommandes qui leur sont conjointement appliquées ; des conditions de discernabilité contrôlablequi assurent l’existence d’au moins une commande qui rend discernable les sorties ; desconditions de résidu-discernabilité qui caractérisent la discernabilité à travers les résidus issusde la méthode de l’espace de parité. Outre ces différentes conditions, nous spécifions dans le caslinéaire, une forme de distance qui permet de quantifier pour une commande donnée, le degréde discernabilité des systèmes ainsi que la robustesse de la propriété de discernabilité
The distinguishability of the input-output behavior of two dynamical systems plays a crucialrole in many applications such as control and observation of hybrid dynamical systems. Thisthesis aims to characterize this property of distinguishability. For linear systems and nonlinearcontrol-affine systems, we establish: conditions for strict distinguishability that ensure thedistinguishability of the systems for every control input jointly applied to them; conditions forcontrolled-distinguishability that guarantee the existence of a control input which makes distinguishable the outputs of the systems; conditions for residual-distinguishability that characterize the distinguishability of the modes through parity-space residuals. Moreover, in the linear case, a metric is specified in order to quantify for a given control input, the distinguishability degreeof the systems and the robustness of the property of distinguishability

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Loverini, Corinne. "Identification de systèmes dynamiques non-linéaires à l'aide de représentations multi-modèles". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL041N.

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La modélisation de systèmes est un problème classique en automatique. Elle a pour objectif de représenter, avec une précision satisfaisante, le comportement d'un processus. Généralement, les processus réels sont non-linéaires, multi-variables et variant dans le temps. Il est donc difficile d'obtenir une représentation globale de tels systèmes qui soit valide pour l'ensemble de ses points de fonctionnement. L'approche multi-modèles repose sur l'établissement de plusieurs modèles simples, encore appelés modèles locaux. Chaque modèle local est valable autour d'un point de fonctionnement, dont la zone d'influence est définie au moyen d'une fonction poids. Ces modèles locaux sont ensuite agrégés au moyen d'une expression barycentrique, afin de fournir une forme algébrique permettant de lier les entrées du processus à ses sorties et d'obtenir ainsi une représentation globale. Différentes architectures multi-modèles sont envisageables en vue de représenter le comportement réel de processus complexes. Néanmoins, le problème commun à l'ensemble de ces structures est lié au nombre important de paramètres qu'il est nécessaire d'identifier. C'est pourquoi, nous avons développé une structure multi-modèles de type« Hammerstein généralisé», qui permet d'obtenir une représentation plus « parcimonieuse » du système considéré. Les paramètres caractéristiques d'une structure multi-modèles interviennent de manière non linéaire. Nous avons donc proposé différents algorithmes permettant d'obtenir une estimation de ces paramètres. En particulier, nous avons développé une méthode itérative globale basée sur le calcul de fonctions de sensibilité, qui permet d'estimer l'ensemble des paramètres caractéristiques du modèle, c'est-à-dire les paramètres des fonctions poids. Ces modèles locaux et de la partie dynamique. Nous avons comparé les performances et la robustesse de ces algorithmes d'identification sur un exemple de simulation. Nous nous sommes également intéressés à la recherche de la structure optimale multi-modèles. Pour cela, nous avons cherché à déterminer les entrées les plus représentatives du comportement du système, le nombre de modèles locaux, ainsi que l'ordre de la partie dynamique du modèle, en étendant les outils statistiques disponibles en linéaire
The problem of system modelling is classical for process control. The aim is to present, with an optimal accuracy, the system behaviour. In general, real processes are non linear, multi-variables and time-varying parameters. It is therefore quite difficult to geta global system representation so that it is valid for any operating regime. The multi-models approach is based on the design of several quite simple models, called local models. Each local model is valid for a given operating point and around this point in a region of the operating domain defined within a weight function. These local models are further integrated using a weight expression in order to get an algebraic expression. This expression links the process inputs and outputs so that a global description is obtained. Many multi-model structures can be defined in order to describe the actual behaviour of more complex processes but, whatever the strategy is, the main problem relies on the increasing number of parameters to be identified. That is why, we develop a multi-model structure called "Hammerstein generalisé" (generalized Hammerstein) that allows us to get a smaller (in the number of parameters sense) representation of a given process. Such a multi-models structure depends , m parameter within non linear functions and we propose accordingly algorithms in order to estimate such parameters. In particular, we develop an iterative global method based upon sensitivity functions so that ail the model parameters are obtained: the parameters of the weight functions, of the local models and of the dynamic part. The previous global estimation method is applied on a multi-variables activated sludge process. We then compare the performances and the robustness of the developed identification algorithm on a simulated example. Finally, an esearch of the optimal multi-model structure of the process is performed with the search of the more significant inputs of the process behaviour, the optimal number of local models but also of the order of the dynamic model based on an extension of statistical tools already available for linear models

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Rakoto-Ravalontsalama, Naly. "Sur l'interface numérique-symbolique dans un schéma de supervision de systèmes dynamiques à l'aide de systèmes experts". Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30283.

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Cette thèse traite des fonctionnalités de l'interface numérique-symbolique, module quasi-indispensable dans le cadre de la supervision de systèmes continus en automatique. Ce mémoire est divisé en deux parties : la première est consacrée à la transformation numérique-symbolique (n/s) tandis que la seconde concerne l'utilisation conjointe de données hybrides i. E. , numériques et symboliques (n et s). Parmi les différentes méthodes de conversion n/s, une approche basée sur la conversion signal-symbole est proposée. Elle consiste à évaluer les signaux externes d'un système continu à travers plusieurs primitives préalablement définies. Ces primitives ou indices d'évaluation sont obtenues à partir de trois classes : l'histogramme, la forme générale du signal et les évènements particuliers. Appliquée a une boucle de régulation a placement de pôles, cette méthode permet de retrouver la position des pôles après classification des indices d'évaluation. Les résultats ont été obtenus par simulation à l'aide du logiciel de calcul Matlab. La seconde partie concerne un autre aspect de l'interface, l'utilisation conjointe de données numériques et symboliques (n et s). Ce travail s'est effectué dans le cadre du projet CEE-esprit 2428 Ipces dont le but final était la commande intelligente d'ateliers de fabrication d'écrans de télévision. Notre contribution concernait la phase de modélisation hiérarchique du système. A cet effet, une spécification par machine élémentaire a été développée. Elle tient compte de certaines propriétés classiques en automatique comme la commandabilité et l'observabilité. Par ailleurs, une distinction est faite entre les paramètres du processus et ceux relatifs au produit (l'écran tv). Enfin ces paramètres sont de trois types : numériques, symboliques et mixtes. Le modèle numérique, qui est de loin le meilleur, est utilisé dès que possible. L’approche symbolique, basée sur l'algèbre des signes étendue aux éléments disjoints, est retenue soit par manque d'information, soit à cause de l'aspect non quantifiable de certains paramètres. Le modèle mixte combine les deux types d'approche : la partie symbolique représente l'influence des autres données sur la variable numérique simulée, lui conférant un aspect de prédiction. Le système est alors simulé à l'aide du système expert g2 et les principaux résultats ont obtenus ont été valides sur le processus réel de fabrication d'écrans tv

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Indriago, Carlos. "Application du paradigme holonique aux systèmes de contrôle hybrides". Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=f9d22c8d-ecf1-40bd-9175-af76b71d2eaa.

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De nombreux travaux s’intéressent à l’interaction entre des process de fabrication continue et des algorithmes de planification discrets, ce qui a créé une classe de systèmes hybrides appelées « Hybrid Control Systems » (HCS). Ces systèmes peuvent être décomposés en trois niveaux distincts : les niveaux contrôleur, atelier et interface. Les HCS sont traditionnellement modélisés par des systèmes à commutation représentant le système complet plutôt que des ressources atomiques. De ce fait, les process de reconfiguration sont complexes car il est nécessaire de considérer le système dans sa globalité, rendant les HCS peu flexibles et plus sensibles aux incertitudes. Ce besoin de flexibilité a donc poussé plusieurs équipes à travailler sur l’application du paradigme holonique aux HCS. L’objectif de cette thèse est de démontrer la possibilité d’appliquer pratiquement directement l’une des architectures de référence holonique des systèmes à évènements discrets aux HCS. Pour ce faire, nous proposons une nouvelle architecture appelée Holonic Hybrid Control Model (H²CM), basée sur l’architecture PROSA, et son application sur les HCS. Deux cas d’études sont présentés pour vérifier le fonctionnement correct du modèle proposé ; le premier est un exemple typique de la littérature des systèmes hybrides appelé Système à Commutations d’Arrivée, tandis que le second est inspiré d’un process industriel de génération d’électricité, spécifiquement un Process à Cycles Combinés. Ces deux cas d’études ont été simulés et un ensemble d’expérimentations ont été menées afin d’évaluer les caractéristiques de flexibilité, autonomie, coopération, performance et stabilité du système de contrôle obtenu
Several studies typically arise from the interaction of discrete planning algorithms and continuous processes, normally called hybrid control systems. It consists in three distinct levels, the controller, the plant and the interface. Hybrid control systems are conventionally modeled by switching patterns using the whole system instead of atomic resource. Therefore, the reconfiguration process is complex because it must take into account the system as a whole, making the hybrid control systems inflexible and more susceptible to uncertainties. The need for flexibility thus leads several teams to investigate the application of holonic paradigm to hybrid control systems. The objective of this document is to demonstrate the possibility to apply almost directly a holonic discrete-event based reference architecture to hybrid control systems. To do this, it is proposed a model called holonic hybrid control model (H2CM) derived from the PROSA architecture application on hybrid control systems. Two study cases were taken for verifying the proper operation of the proposed model; the first is a typical example from the hybrid systems literature call switched arrival systems and a second is an example from a real process in industrial electricity generation process, specifically a Combined Cycle Plant (CCP). Both study cases were simulated in Java and a series of experiments looking for measure flexibility, autonomy, cooperativeness, performance and stability were applied

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Bompart, Vincent. "Optimisation non lisse pour la commande des systèmes de l'aéronautique". Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/76/.

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Les techniques modernes de synthèse pour la commande en boucle fermée des systèmes dynamiques linéaires reposent sur la résolution d'équations matricielles (Lyapunov, Riccati) ou de problèmes d'optimisation sous contraintes d'inégalités matricielles (LMI, BMI). La mise en œuvre de ces techniques est rendue difficile, voire impossible, par la présence de variables auxiliaires (dites variables de Lyapunov), dont le nombre croît avec le carré de l'ordre du système à commander. En outre, elles sont difficilement exploitables lorsque la loi de commande recherchée est statique ou d'ordre réduit, ou encore lorsqu'une structure particulière est imposée au correcteur, autant de contraintes pourtant fréquentes dans les applications. Afin de résoudre efficacement de tels problèmes, la démarche originale adoptée dans cette thèse consiste à les formuler dans le cadre théorique et général de la programmation non linéaire, non convexe, et plus spécifiquement ici, non lisse. Les problèmes de stabilisation, de synthèse H-infini, ou de satisfaction de contraintes temporelles se posent naturellement avec ce formalisme et sont étudiés dans la thèse. Une première approche exploitant la description exhaustive du sous-différentiel de Clarke est présentée, puis mise en œuvre pour chacun de ces trois problèmes. L'accent est porté sur son efficacité numérique et sa flexibilité, à travers un large choix d'applications en synthèse structurée ou d'ordre fixé. Une seconde approche, développée spécifiquement pour la synthèse H-infini, s'appuie sur une reformulation locale lisse du problème, résolue par programmation quadratique successive (SQP). Sa convergence plus rapide est illustrée sur des problèmes de commande par retour de sortie statique
Modern controller design methods for linear dynamical systems are based on solving matrix equations (Lyapunov, Riccati) or on optimization programs with matrix inequality constraints (LMI, BMI). The execution times of these techniques are often prohibitive, because of auxiliary variables (called Lyapunov variables), whose number grows quadratically with the plant order. Furthermore, they lead to analytical and computational difficulties when the sought controller is static, reduced-order, or when it is finely structured, although such constraints very often arise in a realistic setting. In order to solve such challenging problems efficiently, the approach adopted in this thesis consists in formulating them in the theoretical and general framework of nonlinear, nonconvex, and more specifically here, nonsmooth programming. The problems of closed-loop stabilization, H-infinity synthesis, or satisfaction of time-domain constraints arise naturally in this formalism and are studied in this thesis. Firstly, we propose a nonsmooth descent algorithm which exploits an exhaustive description of the Clarke subdifferential. It is applied to each of these three fundamental control problems. Its numerical efficiency and versatility are stressed through a vast array of applications in structured or fixed-order controller synthesis. A second approach, specifically developed for H-infinity synthesis, is based on a smooth local reformulation of the problem and solved with the sequential quadratic programming (SQP) algorithm. Its faster convergence is illustrated with static output feedback control examples

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Tesis sobre el tema "Commande des systèmes dynamiques"

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