Thèses : « Observation-Commande »

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El, Assoudi Abdellatif. « Observation et commande des systèmes mécaniques ». Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10039.

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Résumé :

Dans ce travail on s'interesse aux problemes de l'observation et de la commande des systemes mecaniques. Ce travail comporte essentiellement quatre parties. Dans la premiere partie, on s'interesse a la stabilisation des systemes mecaniques chariot-pendule et pont-roulant autour d'un point de fonctionnement ; la commande est basee sur la minimisation de l'energie totale du systeme (hamiltonien). Dans la deuxieme, nous donnons un observateur pour tout systeme mecanique sachant que toutes les positions sont mesurees. Dans le cas du pont-roulant, un des problemes techniquement mal resolu est celui du capteur d'angle et de la vitesse angulaire de la corde. Pour cela, on a construit un observateur, utilisant uniquement la mesure de la longueur de la corde et la position du chariot, permettant d'estimer: les vitesses de la corde et du chariot ainsi que la masse (suspendue a l'extremite de la corde), l'angle et la vitesse angulaire de la masse. Dans la troisieme partie, on etudie la stabilisation du systeme chariot-pendule et du systeme pont-roulant a l'aide d'un observateur (principe de separation). Enfin, la derniere partie a caractere theorique consiste a: caracteriser une classe de systemes non lineaires tels que s'ils sont stabilisables par retour d'etat, alors ils le sont par retour dynamique de sortie. Ce resultat s'applique aux systemes mecaniques ayant autant de commandes que de degres de liberte. Pour illustration, on a choisi un robot a trois degres de liberte. Caracteriser une classe de systemes partiellement linearisables tels que s'ils sont stabilisables par retour d'etat statique, alors ils le sont par retour d'etat dynamique

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Elkhalil, Mansoura. « Modélisation, observation et commande : une approche multimodèle ». Phd thesis, Université de Caen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064321.

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Résumé :

Cette thèse concerne la commande des systèmes dont la dynamique peut être convenablement décrite par une approche multimodèle à partir d'une étude d'affinement des performances d'un système de commande adaptative avec modèle de référence. Quatre approches de commande multimodèle ont été proposées. La première approche est basée sur la commande avec modèle de référence sur la sortie. Une validation expérimentale réussie a été effectuée sur un réacteur chimique. La seconde approche est basée sur la commande prédictive avec modèle de référence sur l'état partiel. Des résultats de simulation, obtenus à partir d'un modèle physique d'un bioréacteur, ont montré que les performances du système de commande multimodèle sont semblables à celles obtenues par un système de commande non linéaire appropriée du type backstepping. La troisième approche est consacrée à la compensation des perturbations harmoniques dans le cas où la dynamique du système peut être raisonnablement décrite par une famille de modèles linéaires invariants. La quatrième approche est basée sur une commande prédictive multimodèle avec modèle de référence sur l'état partiel issue d'une synthèse LMI.

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Dib, Abdou. « Observation et Commande de la Machine Asynchrone ». Phd thesis, Université de Caen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064016.

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Résumé :

Le travail de recherche effectu'e dans cette thèse a été principalement consacré aux problèmes d'observation et de commande des moteurs asynchrones sans capteurs mécaniques. Deux contributions principale ont été faites en exploitant judicieusement le concept de grand gain. La première contribution est un observateur du type grand gain qui permet de réaliser une estimation relativement pr'ecise des variables d'état mécaniques et magnétiques des moteurs asynchrones à partir des mesures disponibles des courants et tensions statoriques. Le gain d'observation a été judicieusement modifié pour des considérations de faisabilité des calculs lorsque le moteur est amené à fonctionner dans des conditions incompatibles avec sa condition d'observabilité. Cet observateur a été particulièrement utilisé pour concevoir un asservissement des moteurs asynchrones sans capteur mécaniques à partir d'un système de commande avec retour d'état du type grand gain. La seconde contribution est une synthèse d'observateurs adaptatifs du type grand gain qui permettent d'estimer conjointement les variables d'état et un ensemble de combinaisons des paramètres d'un moteur asynchrone à partir des mesures des courants et tentions statoriques avec et sans mesure de la vitesse mécanique. Un observateur adaptatif a été particulièrement combiné avec un système de commande avec retour d'état du type grand gain pour concevoir un système de commande adaptative permettant de préserver les performances requises en asservissement des moteurs asynchrones sans capteurs magnétiques en dépit d'une méconnaissance de leurs paramètres.

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Zerrougui, Mohamed. « Observation et commande des systèmes singuliers non linéaires ». Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00705339.

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Résumé :

Les travaux présentés dans cette thèse ont été effectués au Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN). Ils portent sur l'observation et la commande des systèmes singuliers non linéaires. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la synthèse d'observateur et au filtrage H infini des systèmes singuliers bilinéaires. Dans un deuxième temps, nous avons étudié la synthèse d'observateur pour les systèmes singuliers non linéaires Lipschitziens. La dernière partie de ce travail concerne la stabilisation et la commande basée observateurs des systèmes singuliers non linéaires. L'objectif de ce travail a été de proposer des résultats facilement implémentables et de couvrir une large classe de systèmes non linéaires. La contribution principale de ce mémoire a été de proposer des observateurs H infini pour les systèmes singuliers non linéaires, en utilisant le non biais de l'erreur d'estimation. Les paramètres de ces observateurs sont obtenus par la résolution des inégalités matricielles linéaires (LMIs). Le deuxième apport concerne la synthèse de commande stabilisante et l'utilisation d'un des observateurs proposés dans cette thèse pour la synthèse d'une commande basée observateur pour les systèmes singuliers non linéaires. Cette dernière est réalisée grâce à la réécriture des fonctions non linéaires sous des formes adéquates à l'application de la commande des systèmes.

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Mansouri, Mejda. « Observation et commande des systèmes de grande dimension ». Phd thesis, Université de Lorraine, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00808649.

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Dans ce mémoire, on s'est intéressé aux problèmes d'estimation, de ﬁltrage H-infini et de la commande basée observateur des systèmes de grande dimension. L'étude porte sur les systèmes linéaires standards mais aussi sur les systèmes algèbro-diﬀérentiels appelés aussi systèmes singuliers pour couvrir la classe la plus large possible des systèmes de grande dimension. Ainsi, on a commencé notre travail en proposant des méthodes de synthèse d'observateurs décentralisés à interconnexions inconnues pour des systèmes de grande dimension standards et singuliers. On a cherché à éliminer l'eﬀet des interconnections inconnues sur la dynamique de l'erreur d'observation. La synthèse de l'observateur est basée sur des LMIs permettant de déterminer la matrice de gain paramétrant toutes les matrices de l'observateur. La formulation LMI est basée sur l'approche Lyapunov et déduite des diﬀérents lemmes bornés. Ensuite, on a proposé des ﬁltres décentralisés qui permettent d'assurer, en plus de la stabilité, un critère de performance H-infini, c'est à dire qu'on a cherché à atténuer l'eﬀet des perturbations, supposées être inconnues mais à énergie bornée, sur la dynamique de l'erreur d'estimation. On a abordé après l'étude des observateurs interconnectés pour les systèmes de grande dimension, où on a proposé une nouvelle méthode permettant de synthétiser une nouvelle forme d'observateurs interconnectés connectivement stable. On s'est intéressé à la capacité d'un tel observateur à être stable de manière robuste vis-a-vis des incertitudes sur les interconnexions entre les sous observateurs qui les forment. Enﬁn, on s'est intéressé à l'application des méthodes d'estimation proposées dans le cadre de la commande. En eﬀet, dans un premier temps, on a proposé une commande décentralisée basée sur un ﬁltre H-infini pour une classe de systèmes de grande dimension standards à interconnections non-linéaires. L'approche est une extension des travaux de Kalsi et al. aux cas des systèmes perturbés standards. En eﬀet, on a commencé par le calcul du gain de retour d'état qui satisfait les spéciﬁcations du système bouclé. Puis, on a synthétisé un ﬁltre qui a pour but de fournir en sortie une estimée de ce retour d'état. L'approche a été validée sur un exemple de système composé de trois machines électriques interconnectées. Dans le second volet du chapitre, on a considéré le problème de la commande via un ﬁltre H-infini pour une classe de système singulier de grande dimension soumis à des perturbations à énergie bornée. L'approche est une extension des travaux de Kalsi et al. au cas des systèmes singuliers perturbés L'un des principaux apports de nos travaux, a été de proposer une nouvelle méthode de synthèse de commande basée sur un ﬁltre H-infini qui générée par des conditions de solvabilité moins restrictives que celles introduites dans les travaux de Kalsi et al. Ainsi, on a relaxé les contraintes qui portait sur la distance entre la paire de matrices formée par la matrice d'état et la matrice d'entrée d'une part et l'ensemble de paires de matrices incontrôlables d'autre part. De plus, on tient compte de la maximisation des bornes de l'interconnexion, ce qui est très important en pratique.

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Hajji, Sofien. « Modélisation, observation et commande de la machine asynchrone ». Phd thesis, Université de Caen, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01058792.

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Résumé :

Les travaux développés dans ce rapport traitent de la modélisation, de l'observation et de la commande avec et sans capteur de vitesse de la machine asynchrone. Tout d'abord, un observateur non linéaire de type grand gain a été synthétisé en vue de l'estimation de quelques grandeurs électriques et mécaniques de la machine. Ensuite, nous proposons une nouvelle loi de commande avec retour d'état incorporant un observateur du type grand gain pour deux classes de systèmes non linéaires uniformément observables et commandables incluant le modèle du moteur asynchrone. La synthèse de cette loi de commande, du type grand gain, exploite le concept de dualité observabilité/commande. Dans le but de réaliser une compensation robuste des perturbations d'état et de sortie de type échelon, une action intégrale filtrée y a été incorporée. Enfin, la loi de commande proposée a été validée en simulation sur le modèle du moteur puis expérimentalement sur un banc d'essais de moteurs asynchrones monté autour d'un processeur numérique de signal DSpace 1104.

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Kader, Zohra. « Commande et observation des systèmes affines à commutations ». Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10108/document.

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Résumé :

Cette thèse est dédiée à l'étude du problème de la stabilisation des systèmes affines à commutations. L'objectif est de concevoir des lois de commutation dépendantes de l'état qui stabilisent le système en boucle fermée. Premièrement, un aperçu de quelque résultat existant dans la littérature est présenté. Ensuite, un résultat général permettant la synthèse de lois de commutations pour la stabilisation des systèmes nonlinéaires affines en l'entré est proposé. La particularisation de ce résultat aux cas des systèmes affines à commutations et des systèmes linéaires à temps invariant avec une commande à relais a permis de synthétiser des lois de commutations garantissant leur stabilité asymptotique locale ou globale en boucle fermée. Grace à l'utilisation des fonctions de Lyapunov commutées une méthode numérique basée sur des LMIs permettant la conception de surfaces de commutations nonlinéaires est proposée. Une méthode permettant la synthèse de lois de commutations robustes vis-à-vis des perturbations sur les mesures est également développée pour assurer la stabilisation des systèmes affines à commutations. Le résultat est ensuite particularisé au cas des systèmes linéaires temps invariant avec commande à relais robuste. Enfin, le problème de la synthèse de lois de commutations basée-observateur est considéré. Des surfaces de commutations linéaires et nonlinéaires sont proposées en utilisant des fonctions de Lyapunov quadratiques et non-quadratiques. Des conditions de stabilisation asymptotique locale et globale sont développées. Les lois de commutations conçues dépendent de l'état reconstruit en utilisant un observateur de type Luenberger. De plus, le principe de séparation est démontré pour les systèmes affines à commutations ainsi que pour les systèmes linéaires temps invariant avec une commande à relais
This thesis is dedicated to the study of the stabilization problem of switched affine systems with state-dependent switching laws. First, an overview of some existing results is proposed. In order to define the closed-loop system's solutions and to analyze its behavior over the switching surfaces the Filippov formalism is used. The stabilization problem is addressed using a Lyapunov approach which allows to derive numerical approaches based on LMIs. Throughout this thesis both switched affine systems and LTI systems with relay controllers are considered. Using a general framework for the class of nonlinear input-affine systems, a full state-dependent switching controller is designed in order to ensure both local and global asymptotic stability of the closed-loop system. Thanks to switching (Lur'e type) Lyapunov functions, a numerical approach based on LMIs that allows to derive a nonlinear stabilizing switching law is proposed. Moreover, a design approach of robust state-dependent switching laws for switched affine systems stabilization are proposed. The robustness property is studied with respect to bounded exogenous disturbances that affect the state measurements which are used for the design of the switching laws. Finally, observer-based switching controllers are designed to guarantee both local and global asymptotic stability of the closed-loop system. Using both quadratic and non-quadratic Lyapunov functions, linear and nonlinear switching surfaces are designed. The derived switching surfaces depend on the estimated state which is computed by a Luenberger observer. For both switched affine systems and LTI systems with relay controller the separation principle is proved

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Sadelli, Lounis. « Modélisation, observation et commande de robots vasculaires magnétiques ». Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2065/document.

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La chirurgie minimalement invasive est un domaine de recherche très actif puisqu’elle permet d’envisagerdes thérapies ciblées et des diagnostics in situ tout en minimisant traumatismes, effets secondaires et tempsde convalescence. En particulier, l’utilisation de systèmes miniaturisés actionnés à distance ouvre la voie àune navigation dans le système cardiovasculaire, permettant ainsi le ciblage et l’intervention sur zones dif-ficilement accessibles du corps humain. L’objectif de cette thèse est de proposer i) un état de l’art sur lamodélisation des forces s’exerçant sur un ou plusieurs microrobots naviguant dans des vaisseaux sanguins,ii) des représentations d’état exploitables à des fins de commande et d’observation, iii) différentes synthèsesde lois de commande pour stabiliser un ou plusieurs microrobots le long d’une trajectoire de référence, iv)des observateurs d’état pour reconstruire les états non mesurables du système. Un microrobot magnétiquenaviguant dans un vaisseau sanguin subit la force de traînée, les forces surfaciques, de contact, d’interactionmagnétique, et son poids apparent. Son actionnement est assuré par l’application de champs ou de gradientsde champ magnétiques, et sa localisation est assurée par un imageur médical. La dynamique du ou desmicrorobots (système réduit) est sous forme d’état non linéaire affine en la commande avec dérive, et dé-pend de plusieurs paramètres physiologiques incertains, en particulier de la vitesse du sang, qui est difficileà mesurer. La dynamique du flux sanguin (système fluidique) est alors modélisée sous forme d’une repré-sentation d’état autonome, combinée avec le système réduit pour aboutir au système étendu. L’objectif decommande est de stabiliser les états du système réduit le long d’une trajectoire de référence. Une commandestabilisante est synthétisée par backstepping, mais elle n’est pas utilisable en l’état. Des observateurs baséssur le théorème de la valeur moyenne et sur une immersion sont synthétisés respectivement dans le cas oùla pulsation cardiaque est connue ou non. La stabilité du retour de sortie est alors démontrée. La stabilitéet la robustesse aux bruits de mesure, aux incertitudes paramétriques, et aux erreurs de modélisation desapproches proposées sont alors illustrées par des simulations
Minimally invasive surgery is an active research area since such systems have the potential to perform complex surgical procedures such as targeted therapies or in situ diagnosis, while minimizing trauma, side effects and recovery time. Miniaturized systems magnetically propelled by remote actuation can achieve swimming through the blood vessels network in order to provide targeted therapy, even for hard-to-reach human organs. This PhD thesis aims at addressing i) a review on the modeling of microrobots immersed in blood vessels, ii) a classification of the state space forms of such systems, iii) the synthesis of state feedbacks ensuring the stabilization of the microrobots along a reference trajectory, iv) the synthesis of observers to rebuild the unmeasured state variables. Magnetic microrobots swimming in a blood vessel face the hydrodynamic drag, surfacic and contact forces, magnetic interactions, and their apparent weight. These untethered robots are actuated by magnetic fields or magnetic gradients generation, and their localization is ensured by a medical imager. The microrobots dynamics (the so-called reduced system) lead to a nonlinear affine control subsystem with drift, and exhibits many uncertain physiological parameters, such as the blood velocity which can hardly be measured. The blood flow dynamics (the so-called fluidic system) are then modeled as an autonomous subsystem. These two subsystems result in an extended system describing the whole (robot and fluid) dynamics. The control objective is to stabilize the state of the reduced system along a reference trajectory, which is performed by an adaptive backstepping synthesis. Yet the full state is not accessible. We then synthesize either MVT or immersion based observers for the extended system, when the blood pulsation is either known or not. The output feedback stability is then proved. The stability and robustness to output noise, parametric uncertainty, and modeling errors are then illustrated by simulations

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Briat, Corentin. « Commande et observation robustes des systèmes LPV retardés ». Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0120.

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L'objectif de cette thèse est d'élaborer des nouveaux outils adaptés à l'étude des systèmes LPV à retards. Les approches proposées sont basées sur des approches par fonctionnelles de Lyapunov-Krasovskii ou des techniques LFT couplées avec des résultats comme le petit-gain. A partir des résultats de stabilité exprimés sous forme de LMIs dépendants de paramètres, des méthodes de synthèse de contrôleurs et d'observateurs sont proposées. La robustesse vis-à-vis d'erreur sur la connaissance du retard est garantie lors de la synthèse du contrôleur ou de l'observateur. Une nouvelle stratégie de contrôle est aussi proposée dans laquelle le contrôleur est séquencé par une valeur approximative du retard. Ce type de contrôle n'a pas l'inconvénient des contrôleurs à mémoire qui nécessitent de stocker les valeurs passées des signaux sur un certain horizon
This thesis pertains on the development of tools allowing for the study of LPV Time-Delay Systems. The provided approaches are based on Lyapunov-Krasovskii functionals or LFT used along with results like the small-gain theorem. Some methods to design controllers and observers are then derived from stability results expressed through LMIs. Robustness with respect to the uncertain knowledge on the delay value is ensured using appropriate techniques from robust analysis and control. Finally, a novel approach for the control of time-delay systems is introduced. In this approach, the controller is scheduled by an approximate value of the delay and such controllers are referred to as 'delay-scheduled controllers'. The fact that this controllers do not need to store past values of the state is a real advantage of the proposed technique

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Li, Xiaodong. « Observation et commande de quelques systèmes à paramètres distribués ». Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00456850.

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L'objectif principal de cette thèse consiste à étudier plusieurs thématiques : l'étude de l'observation et la commande d'un système de structure flexible et l'étude de la stabilité asymptotique d'un système d'échangeurs thermiques. Ce travail s'inscrit dans le domaine du contrôle des systèmes décrits par des équations aux dérivées partielles (EDP). On s'intéresse au système du corps-poutre en rotation dont la dynamique est physiquement non mesurable. On présente un observateur du type Luenberger de dimension infinie exponentiellement convergent afin d'estimer les variables d'état. L'observateur est valable pour une vitesse angulaire en temps variant autour d'une constante. La vitesse de convergence de l'observateur peut être accélérée en tenant compte d'une seconde étape de conception. La contribution principale de ce travail consiste à construire un simulateur fiable basé sur la méthode des éléments finis. Une étude numérique est effectuée pour le système avec la vitesse angulaire constante ou variante en fonction du temps. L'influence du choix de gain est examinée sur la vitesse de convergence de l'observateur. La robustesse de l'observateur est testée face à la mesure corrompue par du bruit. En mettant en cascade notre observateur et une loi de commande stabilisante par retour d'état, on souhaite obtenir une stabilisation globale du système. Des résultats numériques pertinents permettent de conjecturer la stabilité asymptotique du système en boucle fermée. Dans la seconde partie, l'étude est effectuée sur la stabilité exponentielle des systèmes d'échangeurs thermiques avec diffusion et sans diffusion. On établit la stabilité exponentielle du modèle avec diffusion dans un espace de Banach. Le taux de décroissance optimal du système est calculé pour le modèle avec diffusion. On prouve la stabilité exponentielle dans l'espace Lp pour le modèle sans diffusion. Le taux de décroissance n'est pas encore explicité dans ce dernier cas.

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Hassan, Lama. « Observation et commande des systèmes non linéaires à retard ». Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934943.

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L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes de synthèses d'observateurs et des contrôleurs basés sur un observateur pour les systèmes à retard. Différentes classes de systèmes ont été traitées avec différents types de retard. Trois méthodes ont été développées. La première méthode traite des systèmes non linéaires avec des non-linéarités lipschitziennes et consiste à transformer le système d'origine à un système LPV grâce à une reformulation de la propriété classique de Lipschitz. Cette technique est formulée pour les cas continu et discret, respectivement. Nous avons démontré, à travers des exemples numériques, que cette technique offre des conditions de synthèse moins restrictives par rapport aux résultats existants dans la littérature. La seconde méthode est développée pour une classe de systèmes singuliers avec des perturbations. La principale difficulté résidait dans la présence des dérivées des perturbations qui entravent l'analyse de la stabilité et pour laquelle deux approches ont été proposées: une approche Hinf en utilisant une fonctionnelle de Lyapunov-Krasovskii spéciale dépendante des perturbations et une approche basée sur l'utilisation d'un critère de performance W1;2. La dernière méthode est basée sur l'utilisation des matrices de pondération libres pour résoudre le problème de contrôle des systèmes non-linéaires à retards inconnus. La solution proposée fournit une condition de synthèse LMI garantissant la stabilisation du système en boucle fermée malgré la présence du retard inconnu, au lieu d'une inégalité matricielle linéaire itérative ILMI trouvée habituellement dans la littérature.

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Ben, Amor Selwa. « Observation et commande de systèmes non linéaires temps-discret ». Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10124.

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Le travail presente dans ce memoire porte sur les themes suivants : i) le probleme de stabilisation des systemes non lineaires temps-discret : dans le cas temps-continu, ce probleme a ete aborde par plusieurs auteurs (kawski, hermes, coron,. . . ). Le probleme consiste a trouver des lois de commande permettant de stabiliser globalement le systeme non lineaire homogene. Apres avoir introduit et discute le caractere intrinseque de l'homogeneite, on a montre qu'un systeme homogene localement stabilisable l'est globalement, soit par un retour d'etat statique ou encore par un retour d'etat dynamique. Ii) la synthese des observateurs des systemes non lineaires temps-discret : nous avons caracterise une classe de systemes possedant une structure d'observabilite uniforme. Cette classe de systemes possede une forme canonique d'observabilite. L'interet de cette forme canonique reside dans le fait que son linearise tangent le long des trajectoires est completement uniformement observable (au sens de kalman). Ceci nous a permis de synthetiser deux types d'observateurs (de type kalman ou encore de type luenberger) et enfin de montrer leur convergence. Pour les systemes qui ne sont pas uniformement observables, le synthese de l'observateur est plus complexe. Toutefois, si le systeme est affine en l'etat modulo une injection de sortie, une synthese de l'observateur consiste a appliquer le filtre de kalman. Pour cela, nous avons caracterise les systemes qui sont transformables par changement de variables en des systemes affines en l'etat modulo une injection de sortie. Un algorithme constructif a ete propose.

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Fattouh, Anas. « Observation et commande numérique robustes des systèmes à retards ». Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0120.

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Ce memoire de these concerne l'etude des systemes a retards, en particulier des problemes de construction d'observateurs pour ces systemes. Notre contribution porte sur le developpement d'observateurs a entree inconnue pour les systemes a retards ponctuels et commensurables, ainsi que sur de nouvelles caracterisations d'observateurs h et d'observateurs robustes vis-a-vis d'incertitudes non structurees pour ces memes systemes. Des resultats nouveaux ont aussi ete apportes sur le developpement d'une loi de commande h et d'un observateur h pour les systemes a retards ponctuels et distribues. Enfin, nous avons etudie une methode de reconception numerique permettant la mise en uvre pratique de lois de commande et d'observateurs incluant des retards distribues.

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Ouadi, Hamid. « Modélisation, observation et commande de la machine asynchrone saturée ». Caen, 2004. http://www.theses.fr/2004CAEN2036.

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Ce travail porte sur la modélisation, l'observation et la commande de la machine asynchrone; le but étant d'en assurer un entraînement à vitesse et à flux variables. Cet objectif ne peut être atteint sans une prise en compte au niveau du modèle de contrôle, du caractère non linéaire du circuit magnétique. A cet effet, la modélisation du moteur asynchrone est reprise en partant de son schéma électrique triphasé et en représentant sa caractéristique magnétique par une fonction polynomiale. Le modèle ainsi développé est expérimentalement validé sur un banc d'essais d'un moteur asynchrone de 7. 5 kW. Il est ensuite utilisé pour l'analyse de l'observabilité et la synthèse d'observateurs d'état de la machine. Trois observateurs d'ordre complet sont ainsi élaborés en utilisant respectivement les techniques de Lyapunov, du grand gain et des modes glissants. La commande de la machine asynchrone est également abordée ici en s'appuyant sur le nouveau modèle. Des régulateurs sont ainsi conçus, par les techniques du backstepping et des modes glissants, en vue d'assurer la poursuite de signaux de référence de la vitesse et de la norme du flux rotorique. Les solutions développées dans ce travail (dans les domaines de la modélisation de l'observation et de la commande) se sont avérées meilleures que celles qui reposent sur le modèle standard (qui néglige la saturation magnétique de la machine). En effet, la suprématie de nos solutions réside dans le fait qu'elles garantissent de bonnes performances même si la machine est amenée à fonctionner à des niveaux de flux très différents. Ceci permet d'assurer, par un choix approprié des trajectoires de référence du flux, un fonctionnement optimal du moteur (optimisation du rendement, du facteur de puissance, du transitoire,).

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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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Koehl, Arnaud. « Modélisation, observation et commande d'un drone miniature à birotor coaxial ». Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00709015.

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Résumé :

Les drones miniatures à voilures tournantes tendent aujourd'hui à devenir les nouveaux outils du fantassin, grâce à la polyvalence des missions auxquelles ils peuvent être employés. Leur principal atout concerne leur capacité à combiner le vol stationnaire et le vol de translation rapide, dans des environnements étroits et encombrés. Nous proposons ici l'étude d'un nouveau concept de drone atypique appelé GLMAV (Gun Launched Micro Air Vehicle), qui consiste à amener un véhicule hybride projectile/drone très rapidement sur un site d'intérêt éloigné, en utilisant l'énergie fournie par une arme portable. La première tâche concerne la modélisation aérodynamique du GLMAV. L'identification paramétrique du modèle aérodynamique est alors réalisée à partir de données expérimentales d'efforts, que nous pouvons a priori quantifier par un critère algébrique d'excitabilité persistante. Nous proposons ensuite des techniques de filtrage, afin d'estimer les paramètres anémométriques inconnus mais nécessaires pour connaître l'environnement aérodynamique dans lequel l'engin évolue. De plus, pour palier à la défaillance de capteurs embarqués et qui peuvent affecter l'information de vitesse linéaire après le tir, nous proposons un estimateur d'ordre réduit de la vitesse linéaire. Dans ces deux problèmes d'estimation, nous prouvons la stabilité des observateurs proposés. Enfin, nous proposons une structure de commande pour la stabilisation de l'engin en vol quasi-stationnaire à partir d'un modèle de synthèse linéaire. Les efficacités des méthodes proposées sont illustrées par des résultats de simulations numériques et des essais expérimentaux

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Ghanes, Malek. « OBSERVATION ET COMMANDE DE LA MACHINE ASYNCHRONE SANS CAPTEUR MÉCANIQUE ». Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00117094.

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Résumé :

Ce travail s'inscrit principalement dans le domaine de l'observation et de la commande non linéaires pour la machine asynchrone sans capteurs mécaniques. La première partie est consacrée aux problèmes d'observabilité auxquels la machine asynchrone est confrontée. Nous avons établi que La machine asynchrone est inobservable lorsqu'elle fonctionne à très basse vitesse sans capteurs mécaniques. Dans cet objectif, deux benchmarks sont définis : "Benchmark Observateurs sans capteurs mécaniques" et "Benchmark Commande sans capteurs mécaniques". Ces deux benchmarks permettent respectivement de tester les observateurs et les commandes de la machine asynchrone sans capteurs mécaniques sur des trajectoires difficiles liées notamment aux problèmes d'observabilité de cet actionneur à très basses vitesse. La deuxième partie est dédiée à la synthèse d'observateurs non linéaires (capteurs logiciels) pour la machine asynchrone qui permettent de remplacer l'information donnée par les capteurs physiques en utilisant comme seules mesures les grandeurs électriques. La dernière partie est consacrée à la conception d'une loi de commande non linéaire pour la machine asynchrone. Cette loi de commande est associée à un observateur de vitesse pour réaliser une commande sans capteurs mécaniques de la machine asynchrone. Les différents observateurs ainsi que la loi de commande ont été testés et validés expérimentalement au moyen des deux benchmarks sur la plate forme d'essai de machines électriques située à l'IRCCyN.

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Abu-Tabak, Nesmat. « Stabilité dynamique des systèmes électriques multimachines : modélisation, commande, observation et simulation ». Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00343722.

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Résumé :

Cette thèse est un travail de modélisation, commande, observation et simulation des systèmes électriques multimachines. L'aspect nouveau est constaté au niveau de l'utilisation de l'observation d'état pour la commande en vue d'améliorer l'amortissement des systèmes électriques multimachines. Ce sujet est un sujet actuel et intéressant surtout avec le développement des réseaux de distribution. Des nouvelles sources, surtout les éoliennes, se trouvent en cogénération avec d'autre sources traditionnelles dans le même réseau ce qui met en question sa stabilité transitoire et dynamique. Cette thèse focalise sur l'impact de l'éolienne à vitesse variable sur le la stabilité du réseau électrique multimachine. L'éolienne, comme une source fluctuante, sera présentée, dans cette thèse, comme une source de perturbation qui influence la stabilité dynamique du réseau. Cette perturbation est liée directement à la commande de l'éolienne. L'éolienne est à machine asynchrone à vitesse variable commandée par orientation du flux statorique ou rotorique. Pour une telle commande la mesure du couple total est indispensable alors qu'il est difficilement mesurable. Dans ce contexte, un nouvel estimateur du couple total est discuté afin d'élaborer la commande. Nous comparerons entre trois types d'éolienne ; à MAS à vitesse fixe, variable et à MADA. Dans cette thèse, le modèle linéaire du système électrique multimachine sera obtenu en vue de la commande. Le modèle de l'éolienne ne sera pas inclus dans le modèle du réseau et l'éolienne sera considérée comme une charge passive. L'objectif final est d'améliorer les comportements dynamiques du système avec une commande par retour d'état statique. La commande et l'observateur d'état seront conçus par plusieurs méthodes très intéressantes parmi lesquelles la méthode LMI.

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Seuret, Alexandre. « Commande et observation des systèmes à retards variables : théorie et applications ». Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00132099.

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Résumé :

Ce mémoire concerne la commande et l'observation des systèmes à retard variable linéaires ou non ainsi que plusieurs applications qui y sont liées: échantillonnage, commande en réseau et commande par retour visuel. Pour de tels systèmes dynamiques, l'évolution dépend non seulement des informations à l'instant présent mais aussi de son passé. Ce sont des systèmes ``héréditaires''.

Le premier chapitre est consacré à la présentation du contexte et des bases théoriques de l'étude.

Le deuxième chapitre traite du problème théorique de la stabilité et de la stabilisation exponentielles des systèmes linéaires à retard variable. L'étude concerne donc non seulement la convergence mais caractérise aussi sa rapidité.

Le troisième chapitre généralise ces résultats à des systèmes ne se réduisant pas à des équations linéaires stationnaires. En particulier, on considère deux problèmes pratiques : l'incertitude provenant de variation de paramètres et la saturation de commande.

Dans le quatrième chapitre, on procède à l'étude des systèmes continus à commande échantillonnée. L'approche par retard variable proposée permet d'utiliser des techniques de ``temps continu''.

Le cinquième chapitre concerne l'observation des systèmes à retard. Nous présentons des résultats concernant le cas, fréquent dans la littérature, de retard connu mais aussi de retard inconnu, plus délicat.

Le dernier chapitre présente quelques problèmes expérimentaux où les résultats théoriques trouvent finalement leur justification. Nous nous penchons particulièrement sur le problème de la commande d'un robot à distance à travers un réseau et de la commande d'un système dont les sorties proviennent d'un caméra qui induit un retard et un échantillonnage.

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Nadri, Madiha. « Observation et commande des systèmes non linéaires et application aux bioprocédés ». Lyon 1, 2001. http://www.theses.fr/2001LYO10013.

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Résumé :

L'objectif principal de ce travail consiste a resoudre certains problemes de l'automatique issus essentiellement des procedes biotechnologiques. Il s'articule autour du developpement theorique des observateurs et de l'application de ces theories a l'estimation au sein d'un procede de traitement des aux nitrees. La premiere partie concerne le probleme d'estimation de variables biotechnologiques. Dans ce contexte, nous donnons une nouvelle approche fondee sur les observateurs a grand gain mais tenant compte du phenomene du pic. Cette derniere a ete developpee pour une classe de systemes non lineaires incluant le modele classique des bioprocedes. Cette etude a ete completee par une autre approche concernant le cas des systemes a dynamique continue et a observation discretes. En effet, un nouvel observateur continu-discret adapte a l'estimation dans les bioprocedes etait synthetise. La deuxieme partie est plus applicative. Elle consiste a exploiter les resultats theoriques presentes precedemment en vue de repondre aux problemes de disponibilites de mesures necessaires pour la surveillance et le controle d'un procede de traitement des eaux. Elles est donc traitee en deux etapes. La premiere concerne l'estimation des cinetiques et des concentrations en nitrates et en nitrites. La deuxieme etape concerne le choix d'une strategie de commande permettant de maintenir la concentration d'azote ionique a une consigne choisie. Dans ce contexte, nous proposons une strategie de commande non lineaire basee sur le principe de la commande linearisante.

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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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Résumé :

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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Abu-Tabak, Nesmat Auriol Philippe. « Stabilité dynamique des systèmes électriques multimachines Modélisation, commande, observation et simulation / ». [S.l.] : [s.n.], 2009. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/nabutabak.pdf.

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Gasmi, Noussaiba. « Observation et commande d'une classe de systèmes non linéaires temps discret ». Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0177/document.

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Résumé :

L’analyse et la synthèse des systèmes dynamiques ont connu un développement important au cours des dernières décennies comme l’atteste le nombre considérable des travaux publiés dans ce domaine, et continuent d’être un axe de recherche régulièrement exploré. Si la plupart des travaux concernent les systèmes linéaires et non linéaires temps continu, peu de résultats ont étaient établis dans le cas temps discret. Les travaux de cette thèse portent sur l’observation et la commande d’une classe de systèmes non linéaires à temps discret. Dans un premier temps, le problème de synthèse d’observateur d’état utilisant une fenêtre de mesures glissante est abordé. Des conditions de stabilité et de robustesse moins restrictives sont déduites. Deux classes de systèmes non linéaires à temps discret sont étudiées : les systèmes de type Lipschitz et les systèmes « one-sided Lipschitz ». Ensuite, une approche duale a été explorée afin de déduire une loi de commande stabilisante basée sur un observateur. Les conditions d’existence d’un observateur et d’un contrôleur stabilisant les systèmes étudiés sont formulées sous forme d’un problème d’optimisation LMI. L’efficacité et la validité des approches présentées sont montrées à travers des exemples académiques
The analysis and synthesis of dynamic systems has undergone significant development in recent decades, as illustrated by the considerable number of published works in this field, and continue to be a research theme regularly explored. While most of the existing work concerns linear and nonlinear continuous-time systems, few results have been established in the discrete-time case. This thesis deals with the observation and control of a class of nonlinear discrete-time systems. First, the problem of state observer synthesis using a sliding window of measurements is discussed. Non-restrictive stability and robustness conditions are deduced. Two classes of discrete time nonlinear systems are studied: Lipschitz systems and one-side Lipschitz systems. Then, a dual approach was explored to derive a stabilizing control law based on observer-based state feedback. The conditions for the existence of an observer and a controller stabilizing the studied classes of nonlinear systems are expressed in term of LMI. The effectiveness and validity of the proposed approaches are shown through numerical examples

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Ezzine, Montassar. « Observation et commande des systèmes linéaires dans les domaines temporel et fréquentiel ». Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653058.

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Résumé :

Dans ce mémoire, nous nous sommes intéressés aux problèmes d'estimation, de filtrage H-infini mais aussi à la commande via un observateur dans les domaines temporel et fréquentiel, aussi bien pour les systèmes linéaires standards que pour les systèmes algébro-différentiels plus généraux appelés systèmes singuliers. Le fil conducteur de notre démarche a été de proposer des résultats facilement implémentables et de couvrir la classe la plus large possible des systèmes linéaires. Ainsi, nous avons commencé notre travail en proposant des méthodes de synthèse d'observateurs à entrées inconnues pour des systèmes sans et avec retard, sujet à des entrées totalement inconnues. Nous cherchons ici à éliminer l'effet des entrées inconnues sur la dynamique de l'erreur d'observation. La synthèse temporelle est basée sur des LMIs permettant de dé- terminer la matrice de gain paramétrant toutes les matrices de l'observateur. L'approche LMI est en fait déduite de différents lemmes bornés qui eux mêmes se basent sur l'approche Lyapunov. La synthèse fréquentielle est déduite de celle temporelle en proposant des MFDs judicieuses et en utilisant l'approche de factorisation. Ensuite, nous avons proposé des filtres qui permettent d'assurer, en plus de la stabilité, un critère de performance H-infini, c'est à dire que nous cherchons à atténuer l'effet des perturbations, supposées être inconnues mais à énergie bornée, sur la dynamique de l'erreur d'estimation. L'un des principaux apports de nos travaux, a été de proposer une nouvelle écriture de la dynamique de l'erreur d'estimation sous forme singulières afin de contourner le problème de l'apparition de la dérivée des perturbations dans la dynamique de l'erreur d'estimation. Ainsi, nous sommes arrivés à relaxer les contraintes qui existent généralement sur les matrices des filtres non biaisés synthétisés ; c'est à dire, des filtres dont la dynamique de l'erreur d'estimation ne dépend pas explicitement de l'état x(t) du système et de l'entrée u(t). La méthode fréquentielle est déduite de celle temporelle en utilisant l'approche de factorisation. Il est à noter que cette description fréquentielle, entrée-sortie, pourra permettre une implémentation aisée dans le domaine fréquentiel lorsque nous nous trouvons dans une situation où celle-ci est la plus indiquée. Enfin, nous nous sommes intéressés à l'application des méthodes d'estimation proposées dans le cadre de la commande. En effet, dans un premier temps, nous proposons une synthèse directe d'une commande basée sur un filtre H-infini directement dans le domaine fréquentiel pour des systèmes linéaires standards. Ensuite, nous nous focalisons sur les systèmes singuliers aussi bien dans le cas continu que discret et nous proposons de déterminer des lois de commande en utilisant un filtre fonctionnel qui satisfait un critère de performance H-infini. En effet, nous cherchons d'abord à calculer le gain de retour d'état qui nous permet de remplir les spécifications du système bouclé (stabilité,...). Puis, nous synthétisons un filtre qui a pour but de fournir en sortie une estimée de ce retour d'état.

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Riani, Akram. « Commande et observation des exosquelettes pour la rééducation fonctionnelle du membre supérieur ». Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV026/document.

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Résumé :

Cette thèse s’adresse à la problématique de contrôle/commande et d'observation des exosquelettes du membre supérieur pour l’assistance à la mobilité des personnes qui souffrent d'un déficit moteur, caractérisé par une perte totale ou partielle des capacités motrices. Le robot utilisé pour les validations est conçu par RB3D dans le but des travaux de recherches sur les lois de commandes pour la rééducation du membre supérieur au sien du Laboratoire LISSI (Laboratoire Images, Signaux et Systèmes Intelligents) de l’UPEC, appelé ULEL (Upper Limb Exoskeleton of LISSI).Deux approches de commande d'exosquelettes pour la rééducation fonctionnelle du membre supérieur ont été proposées. La première commande est conçue sur la base d’un estimateur en-ligne des paramètres dynamiques. Cette méthode d'adaptation permet d'améliorer les performances de contrôle de ce système, et de compenser les erreurs paramétriques dues au couplage de l'exosquelette avec le membre humain.La deuxième contribution consiste en une stratégie de commande robuste basée sur les modes glissants. Cette stratégie non-linéaire, garantie la convergence des erreurs de poursuite vers zéro en temps fini lorsque le régime de glissement est atteint. Ce type de commande est connu par sa robustesse vis-à-vis les variations paramétriques et les perturbations externes. L'efficacité de la méthode proposée est démontrée expérimentalement pour le mode de rééducation passif.Dans la dernière partie de la thèse, un observateur en mode glissant d'ordre supérieur est proposé pour estimer les couples d'interactions homme-exosquelette. L'observateur proposé est capable d'estimer les efforts au niveau de l'interface d'interaction entre l'exosquelette et le membre humain, en utilisant les mesures de position et l'entrée de commande. Les résultats obtenus montrent l’efficacité des solutions proposées sur l’exosquelette ULEL
This thesis addresses the problem of control of an upper limb exoskeleton for mobility assistance of people who suffer from a motor deficit, characterized by a total or partial loss of motor skills. The robot used is designed by RB3D for the purpose of research work on the control laws for the rehabilitation of the upper limb at LISSI Laboratory (Laboratory Images, Signals and Intelligent Systems) of the UPEC university; this exoskeleton is called ULEL (Upper Limb Exoskeleton of LISSI).Two approaches to control exoskeletons for functional rehabilitation of the upper limb have been proposed. The first control is based on an online estimator of dynamic parameters. This adaptation method makes it possible to improve the control performance of this system, and to compensate for parametric errors due to coupling the exoskeleton with the human limb.The second contribution consists of a robust control strategy based on sliding modes. This nonlinear strategy guarantees the convergence of tracking errors to zero in finite time when the sliding mode is reached. This type of control is known by its robustness with respect to parametric variations and external disturbances. The effectiveness of the proposed method is experimentally demonstrated for the passive rehabilitation mode.Finally, in the last part of this thesis, a higher order sliding mode observer is proposed to estimate interactions torques of the human-exoskeleton system. The proposed observer is able to estimate the forces at the interaction interface between the exoskeleton and the human limb, using the position measurements and the control input. The obtained results show the effectiveness of the proposed solutions using the exoskeleton ULEL

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Lombardi, Marc. « Modélisation, observation et commande pour les bioprocédés : application à la fermentation lactique ». Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10148.

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Résumé :

La mise en uvre et le controle des bioprocedes necessitent la connaissance de l'evolution au cours du temps de la composition du milieu. De plus les procedes mettant en uvre des organismes vivants sont caracterises par des phenomenes fortement non lineaires et souvent peu precis. L'objectif de ce travail est la conception, la modelisation, l'observation et la commande d'un reacteur continu a membrane. Dans un premier temps, on decrit la souche (lactobacillus casei sous espece rhamnosus), l'ultrafermenteur et les methodes d'analyses. Le chapitre suivant traite de la modelisation (structure du modele, identification, validation) du fermenteur fonctionnant en mode continu. La synthese et la mise en uvre experimentale d'un observateur non lineaire pour l'estimation de la concentration en biomasse dans le reacteur est decrite. Le dernier chapitre est consacre a la commande non lineaire du bioreacteur. On montre que le controle du fermenteur par une alimentation en acide lactique engendre une structure permettant l'elaboration d'une commande par diffeomorphisme et bouclage statique. Le systeme devient totalement linearisable

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Van, Dootingh Marjoleine. « Polymérisation radicalaire : commande géométrique et observation d'état à l'aide d'outils non linéaires ». Rouen, 1992. http://www.theses.fr/1992ROUES022.

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Résumé :

Des techniques récemment développées dans le domaine de l'automatique ont été appliquées à la polymérisation radicalaire du styrène dans un réacteur agité continu. Le modèle contient des bilans de matière et d'énergie et des équations décrivant l'évolution des principaux moments de la distribution des masses molaires, ainsi qu'une relation rendant compte de l'effet de gel. La commande de ce type de procédé est très difficile à mettre en oeuvre avec des moyens classiques. Les techniques du non linéaire permettent aujourd'hui la commande d'une manière tout à fait satisfaisante: 1) découplage du comportement entrée-sortie ; 2) stabilisation des points de fonctionnement instables en boucle ouverte ; 3) bonnes performances en présence de contraintes ; 4) bonne robustesse vis-à-vis d'erreurs de modélisation et de perturbations ; 5) bonnes performances en présence de l'effet de gel. Ce contrôleur étant basé sur la connaissance précise du modèle, ceci nécessite un observateur pour l'estimation des variables d'état. Des observateurs ont été récemment développés en utilisant des techniques à grand grain. Une technique a été développée qui consiste en une concaténation du filtre de Kalman étendu et de l'observateur grand grain: le filtre de Kalman étendu à grand grain. Ce filtre est appliqué à une forme canonique du modèle. Le couplage de l'observateur avec le contrôleur a enfin été étudié

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Alaridh, Ibrahim. « Observation et commande tolérantes aux fautes de la dynamique latérale d'un véhicule ». Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I080.

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Résumé :

Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la commande tolérante aux fautes active d’actionneurs et de capteurs de véhicules. Dans une première étape, les commandes tolérantes aux fautes passive et active sont présentées ainsi que les principales défaillances qui peuvent survenir sur un système. La deuxième technique est basée sur un module de surveillance et un module de reconfiguration que nous avons appliqué à un véhicule électrique. Pour atteindre cet objectif, plusieurs étapes ont été élaborées: a- La première étape consiste à modéliser le véhicule. Le modèle du véhicule sera un modèle non linéaire. Le modèle de véhicule sera de type Linéaire à Paramètres Variant (LPV). b- La deuxième étape consiste à développer un observateur à entrés inconnues basée sur le modèle LPV précédent pour estimer entre autre la vitesse latérale du véhicule, l'angle de lacet, etc… en présence de perturbations ou non et de défaillances. Ainsi un module de détection et de localisation de défauts basée sur les résultats précédents est mis en œuvre. c- La troisième étape s'intéresse au contrôle latéral qui consiste à diriger automatiquement le véhicule à suivre la trajectoire de référence. Compte tenu des non linéarités du modèle, des incertitudes et des perturbations rencontrées dans les applications automobiles, nous avons mis en place une commande robuste capable de rejeter les perturbations causées par le vent, la variation de l'adhérence de la route, etc… Des commandes de type retour d'état LQR, une commande par la théorie de stabilité par Lyapunov ainsi qu'une commande H-Infini ont été installées. d- La dernière étape consiste à mettre en œuvre un module de reconfiguration et de l'appliquer à un véhicule
This thesis deals in the area of an active fault tolerant control of actuators and sensors of vehicle. In the first step, the passive and active fault tolerant control and also the main faults occurring in the system are presented. The second technique is based on a module of surveillance and a module of reconfiguration which has been applied an electrical vehicle. To achieve this objective, many steps have been elaborated:a- The first one deals with the modeling of the vehicle. The model of the vehicle is based on nonlinear model. The model chooser is Linear Parameter Varying (LPV)b- The second step is dedicated to the development of an unknown input observer (UIO) based on the previous LPV model in order to estimate particularly the lateral velocity of the vehicle, yaw angle, etc... in the presence or not of disturbances. Then, a module of detection and isolation of faults has been built based on the previous results.c- The third step is most focused on lateral control of the vehicle which follows the desired trajectory. Due to the nonlinearities of the vehicle's model, the uncertainties and the disturbances encountered in the automotive systems, we have developed a robust control able to reject the disturbances caused by the wind, the variation of road adherence, etc... Controls based on state feedback LQR, control by Lyapunov stability and H-infinity control have been developed.d- In the last step, we have developed a reconfiguration module and it has been applied to a vehicle

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Assaf, Ali. « Réduction de modèle, observation et commande prédictive d'une station d'épuration d'eaux usées ». Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0282/document.

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Résumé :

Les installations d'épuration des eaux usées sont des systèmes de grande dimension, non linéaires, sujets à des perturbations importantes en flux et en charge. Une commande prédictive (MPC) a été appliquée au Benchmark BSM1 qui est un environnement de simulation qui définit une installation d'épuration. Une identification en boucle ouverte d'une station d'épuration d'eaux usées a été réalisée pour déterminer un modèle linéaire en se basant sur un ensemble de mesures entrée sortie du Benchmark BSM1. Les réponses indicielles en boucle ouverte ont été obtenues à partir de variation échelon des entrées autour de leurs valeurs stationnaires. Le modèle tient compte des non-linéarités à travers des paramètres variables. Les réponses indicielles obtenues permettent de déterminer par optimisation les fonctions de transfert continues correspondantes. Ces fonctions de transfert peuvent être regroupées en cinq modèles mathématiques. Des fonctions de transfert continues de premier ordre, de premier ordre avec un intégrateur, des réponses inverses, de second ordre et de second ordre avec zéro représentant les réponses indicielles ont été identifiées. Les valeurs numériques des coefficients de chaque modèle choisi ont été calculées par un critère des moindres carrés. La commande prédictive (MPC) utilise le modèle obtenu comme un modèle interne pour commander le procédé. Deux stratégies de la commande prédictive DMC et QDMC d'une station d'épuration avec ou sans compensation par anticipation ont été testées. La commande par anticipation est utilisée pour réduire l'effet de deux perturbations mesurées, le débit entrant et la concentration entrante en ammonium, sur le système
Wastewater treatment processes are large scale, non linear systems, submitted to important disturbances of influent flow rate and load. Model predictive control (MPC) widely used industrial technique for advanced multivariable control, has been applied to the Benchmark Simulation Model 1 (BSM1) simulation benchmark of wastewater treatment process. An open loop identification method has been developed to determine a linear model for a set of input-output measurements of the process. All the step responses have been obtained in open loop from step variations of the manipulated inputs and measured disturbances around their steady state values. The non-linearities of the model are taken into account by variable parameters. The step responses coefficient obtained make it possible to determine by optimization the corresponding transfer functions. That functions are classified by five mathematical models, such as : first order, first order with integrator, inverse response, second order and second order with zero. The numerical values of coefficients of each model selected were calculated using a least squares criterion. Model predictive control (MPC) uses the resulting model as an internal model to control the process. Dynamic matrix control DMC and quadratic dynamic matrix control QDMC predictive control strategies, in the absence and presence of feedforward compensation, have been tested. Two measured disturbances have been used for feedforward control, the influent flow rate and ammonium concentration

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Chorot, Thierry. « Modélisation commande et observation des systèmes mécaniques hamiltoniens : application à un pont roulant ». Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10200.

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Résumé :

Les systèmes mécaniques constituent une part importante des applications de l'automatique. De plus, leur intérêt a connu un développement considérable depuis l'avènement de la robotique. Les modèles mathématiques de ces systèmes sont des équations différentielles tirées des équations d'Euler-Lagrange ou de Hamilton-Jacobi. Ceux-ci ont la propriété d'être affine en le vecteur de commande, celui-ci étant constitué des forces ou couples extérieurs appliqués au procédé. De tels systèmes ont déjà été largement étudiés à l'aide des outils géométriques de la géométrie différentielle. Notre travail présente, dans sa première partie, les techniques de modélisation et propriétés des systèmes mécaniques, en les appliquant à un exemple concret. On rappelle ensuite les critères d'observabilité et de commandabilité avec leurs spécificités dans le cas des systèmes mécaniques. Différentes lois de commande sont alors étudiées et comparées à l'aide de simulations numériques. Enfin, on étudie plusieurs types d'observateurs pour systèmes mécaniques, dans le but d'obtenir une estimation des vitesses, car leur connaissance est impérative pour construire une commande par retour d'états.

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Roux, Gilles. « Surveillance dans les ateliers automatisés : une approche par observation d'un modèle de commande ». Grenoble INPG, 1990. http://www.theses.fr/1990INPG0107.

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Résumé :

Notre étude porte sur les problèmes de surveillance dans les ateliers automatisés. Dans un premier temps, nous voyons à travers une introduction générale que le besoin de surveillance fait partie des préoccupations du monde industriel. Par la suite, nous étudions différents moyens disponibles pour concevoir un système de surveillance. Différentes méthodes d'analyse de la sûreté de fonctionnement sont présentées avant l’étude de quelques solutions pour mettre en place des systèmes de surveillance. Fort de ces différents résultats, nous présentons une approche permettant la conception d'un système de surveillance basé sur l'utilisation de relations entre opérations. Un exemple d'application nous permet d’étayer notre thèse selon laquelle l'observation du modèle de commande d'un système permet de surveiller sa partie opérative En conclusion, nous abordons certaines perspectives donnant lieu à des développements intéressants, notamment dans une approche intégrée du problème de l'automatisation d'un atelier.

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Wang, Haoping. « Observation et commande par systèmes à fonctionnement par morceaux : application aux asservissements visuels ». Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10063/document.

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Résumé :

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne l'étude et le développement de méthodes de linéarisation, d'estimation d'état et de commande pour les systèmes complexes. Le chapitre 1 est consacré au concept et à la classification des systèmes hybrides. L'origine et à la nature des Systèmes à Fonctionnement par Morceaux (SFM) se situent dans ce contexte. Le chapitre 2 traite des contrôleurs de poursuite et de la linéarisation des systèmes réels. Les chapitres 3 et 4, quant à eux, visent à réaliser la poursuite d'une trajectoire à partir d'un retour issu d'un capteur numérique délivrant une information sous forme retardée et échantillonnée. Dans le chapitre 3, un observateur continu par morceaux basé sur la théorie des SFM et sur l'observateur de Luenberger est développé. Le chapitre 4 présente une commande de stabilisation de pendule inversé (2D ou 3D) utilisant deux boucles de retour. A chaque instant d'échantillonnage du capteur, la commande agit dans le plan du pendule, ce qui permet de transformer le problème 3D en un problème 2D. Par rapport aux autres méthodes, les méthodes présentées ont l'avantage d'assurer la stabilité sans utiliser un modèle linéarisé. Dans ce mémoire, chaque méthode proposée est fournie avec des exemples de simulation et d'implantation temps réel
This research work deals with the study and the development of the linearization, state estimation and complex systems' control. Chapter 1 is devoted to the concept and classification of hybrid systems and to the origin and nature of the piecewise functioning systems (PFS). Thus, based on the PFS, chapter 2 proposes controllers for trajectories tracking and linearization of the real time plans. Chapters 3 and 4 aim at realizing the trajectory tracking or stabilization control in the case where the available feedback cornes from a digital sensor delivering the plant's output in a delayed and sampled format. ln chapter 3 a piecewise continuous observer which is essentially based on PFS theory and on dis crete Luenberger observer is developed. ln chapter 4, a stabilization control of a 2D or 3D inverted pendulum by using two feedbacks is proposed. At each sensor's sampling period, the control acts in the pendulum's balancing plan, which makes it possible to transform the 3D problem into a 2D one. Compared to other methods, the referred methods guarantee the stability without being based on a linearized model. ln this thesis, all proposed methods are illustrated with examples of simulation and real-time implementations

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Gassara, Hamdi. « Analyse, commande et observation des modèles flous de type Takagi-Sugeno à état retardé ». Amiens, 2011. http://www.theses.fr/2011AMIE0124.

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Résumé :

Cette thèse concerne l'analyse de la stabilité et la stabilisation des systèmes non linéaires à retard décrit par les modèles flous de type Takagi Sugeno à état retardé (TSR). L'étude que nous avons menée consiste à trouver une solution acceptable entre la réduction du conservatisme et la complexité de calcul. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons organisé notre travail comme suit : une première partie a traité la stabilité et la stabilisation des modèles TSR. Au début, nous avons développé des nouvelles conditions suffisantes de stabilité en utilisant la méthode polyquadratique pour le cas incertain des modèles TSR. Ce résultat a été étendu au problème de stabilisation par commande PDC sans critères de robustesse ou notions de performances. Nous avons remarqué à partir ce résultat que l'approche polyquadratique est non appropriée au problème de stabilisation du modèle TSR incertain à perturbations extérieures. Pour cette raison, nous avons utilisé l'approche quadratique avec des nouvelles techniques de relaxation pour l'étude des modèles TSR incertains et/ou perturbés. Une deuxième partie est consacrée à l'élaboration des lois de commande tolérante aux défauts actionneurs en utilisant les approches passives et actives. Pour l'approche passive, nous avons présenté une technique qui nous a permis d'utiliser une FLK dépendante de paramètre de défauts. Pour l'approche active, nous avons utilisé un observateur adaptatif pour l'estimation des défauts et la méthode de pseudo inverse pour l'accommodation de la loi de commande. La synthèse d'une loi de commande PDC basée sur observateur à variables de prémisses mesurables est établie dans une dernière partie de la thèse. Nous avons considéré dans cette partie le cas incertain et nominal du modèle TSR en présence d'un ensemble admissible de défauts actionneurs. Les différents résultats sont présentés sous forme d'Inégalités Matricielles Linéaires (LMI) facilement résolues en utilisant l'outil LMI Toolbox du logiciel Matlab

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Lucet, Emmanuel. « Observation à entrées inconnues et commande associée : application à un procédé d'extraction liquide-liquide ». Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0112.

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Résumé :

Dans ce memoire, nous nous interessons au probleme de l'observation en presence d'entrees inconnues pour les systemes lineaires et non lineaires, a la construction d'observateurs pour les modeles de grande taille, et a la commande basee sur ces observateurs. La theorie des observateurs a entrees inconnues a ete developpee de deux manieres differentes. On etend d'abord les conditions d'obtention de ces observateurs pour la premiere approche, basee sur le calcul de l'erreur d'observation. La comparaison avec la seconde approche, geometrique, nous permet de montrer les equivalences entre celles-ci. La technique de l'horizon glissant est ensuite etudiee et appliquee pour construire des observateurs a entrees inconnues, principalement pour les systemes non lineaires. Et, pour ces systemes, apres une etude structurelle, on montre grace a un exemple, differentes facons d'aborder le probleme. Puis l'horizon glissant est utilise pour construire un observateur pour les modeles de grande taille. La commande basee sur les observateurs a entrees inconnues est ensuite etudiee. Elle permet d'obtenir un rejet de perturbations moins performant, mais moins contraignant, que la procedure habituelle. Enfin, une application a un procede d'extraction liquide-liquide illustre l'utilisation de l'observateur pour modeles de grande taille, avec ou sans commande associee.

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Sariñana, Toledo Aarón. « Commande directe et observation des convertisseurs de puissance : application à l'onduleur de tension triphase ». Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0127.

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Résumé :

Cette thèse concerne la synthèse de lois de commandes et d'observateurs pour l'onduleur de tension triphasé sans neutre raccordé. Celle-ci comporte 4 volets. Le premier volet donne les éléments de modélisation de l'onduleur ainsi que sa représentation dans des différents repères de coordonnées, puis les applications auxquelles on s'intéresse, à savoir la compensation d'énergie réactive et le filtrage actif. La deuxième partie est dédiée à la synthèse d'une loi de commande dite directe à structure variable basée sur le simplexe minimal. Nous y avons surmonté certains des problèmes d'ambiguïté rencontrés dans des approches classiques quand vient le moment de choisir les vecteurs de commande à appliquer. Des comparaisons avec une méthode classique de commande à hystérésis sont présentées afin de mettre en évidence ses principales propriétés. Dans la troisième partie nous présentons une amélioration à la commande directe basée sur le simplexe minimal, qui nous permettra de maîtriser parfaitement la fréquence de commutation et de confiner ainsi le spectre de découpage des courants côté alternatif. Les résultats obtenus ont été encore améliorés par l'introduction d'une compensation des retards induits par l'échantillonnage de la mesure. L'implémentation des algorithmes proposés sur un banc expérimental a confirmé la justesse de résultats théoriques et autres simulations. La dernière partie porte sur l'étude de deux types d'observateurs non linéaires (un observateur de type Kalman et un observateur de type modes glissants) appliqués à l'onduleur de tension, et ce, à des fins de diagnostique (redondance analytique) ou d'économie de capteurs. Des analyses sont présentées pour deux cas en particulier, à savoir l'estimation de la tension du bus continu à partir des mesures des courants du côté alternatif, puis l'observation des courants du côté alternatif à partir de la mesure de la tension continue
This dissertation deals with the control and observation of the voltage source inverter. It is divided into 4 main parts. The first one concerns the modeling of the power converter, and its classical représentation into différent coordinates is shown in détail. At the same time, we présent in détail the différent applications which we are interested in: the reactive power compensation and the active filtering. The second part treats the study of a direct sliding mode controUer based on the minimal simplex. This approach allows to overcome some ambiguity problems arisen in the task of selecting the inverter's switches signais. Comparisons with the classical hystérésis controUer are made in order to highlight the main properties of the proposed approach. In the third part of this dissertation we propose an approach, based on the previous one, which allows to fixe the switching frequency of the converter. Moreover, this previous resuit was enhanced by adding a compensation technique of the delays induced by the measurement process. Some expérimental results showed the validity of the analysis and simulations. The last part of this work deals with the design of two kinds of nonlinear observers (a Kalman-type observer and a sliding mode observer). When applied to the power inverter, the observers offer us the possibility of reducing the number of sensors or even of using this soft sensor as redundant for security purposes. Two cases are treated in détail: an observer for the DC-link voltage from the measurements of the currents of the main and another one which allows to observe the currents of the main from the DC-link voltage's measurement

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Afilal, Lissan. « Contribution a la commande d'un moteur pas a pas. Observation et optimisation des regimes transitoires ». Reims, 1990. http://www.theses.fr/1990REIMS015.

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Résumé :

Apres une etude du moteur pas a pas hybride a aimant rotorique, de sa structure et de son alimentation, nous presentons un modele simplifie de cet actionneur. Ce modele est utilise dans un programme de simulation pour prevoir le comportement de l'ensemble convertisseur, machine et commande. Une simulation complete a ete effectuee pour etudier les deplacements rapides et les ruptures de pente. Pour explorer les limites de fonctionnement dynamique du moteur pas a pas, optimiser les regimes transitoires et tester les lois de commandes, nous avons mis au point un systeme d'observation precis de la vitesse et de la position utilisant un codeur incremental de haute resolution. Apres une etude theorique des regimes transitoires lineaires et exponentiels, et de leur predetermination en fonction des parametres du moteur, de l'alimentation et de la charge, un dispositif experimental mis en uvre pour tester les differentes commandes en boucle ouverte est presente. Grace a l'organe d'observation precis, nous avons mis en evidence des problemes dus a la discretisation du temps et a la rupture de pente entre les regimes transitoires et le regime etabli. Des methodes pour attenuer les oscillations en regime etabli et en fin de deplacement sont proposees et testees. Dans le but d'augmenter les performances limites du moteur pas a pas et de supprimer les instabilites dynamiques ainsi que le risque de decrochement, une commande en boucle fermee est proposee. Une modelisation globale a permis de determiner le comportement transitoire au voisinage d'un point de fonctionnement. Nous presentons une realisation pratique de cette commande dans l'environnement vme et nous evaluons les performances statiques et dynamiques. Les avantages d'une telle commande par rapport a la classique commande boucle ouverte sont mis en evidence

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Fakham, Hicham. « Commande et observation de la machine synchrone à aimants permanents à distribution de flux trapézoïdale ». Versailles-St Quentin en Yvelines, 2006. http://www.theses.fr/2006VERS0006.

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Résumé :

(MSAPT), le capteur de position du rotor est nécessaire. Cependant, il augmente le coût et la taille de la machine et réduit la fiabilité du système global. Afin de pallier ce problème, nous avons axé notre recherche sur la proposition d'un observateur d'état original visant à observer la position et la vitesse du rotor Nous avons étudié la modélisation et la commande des MSAPT en proposant "le modèle de mode-six-étapes". Ensuite, notre étude de l'observabilité de la MSAPT a montré que les harmoniques de rang impair égal à 3K posent un problème quant à l'observation de la position et la vitesse du rotor. Aussi, nous avons substitué les grandeurs électriques simples par des grandeurs électriques composées entre deux phases. Nous avons alors estimé la position et la vitesse du rotor en nous basant sur deux méthodes différentes, à savoir : "filtre de Kalman Etendu" et "observateur à modes glissants". La dernière partie de notre thèse est consacrée à l'étude expérimentale qui nous a permis de valider l'observateur à modes glissants proposé
In the case of the Trapezoidal Permanent Magnet Synchronous Motor (TPMSM) drives, the detection of the rotor position is necessary. However, the position sensor uses here increases the cost and the size of the machine and reduces the reliability of the total system. In order to overcome this problem, we centred our research on the proposal of a new observer in order to estimate the rotor position and speed. We studied the modelling and the control of the TPMSM by proposing "the model of mode-six-steps ". Then, our study of the observability conditions of the PMSMT showed that the harmonics of order multiple of three pose a problem in the observation of the rotor position and the speed. Also, we substituted the simple electric quantities by phase-to-phase electric quantities. We then estimated the rotor position and the speed by using two different methods : "Extended Kalman filtre" and "Sliding Mode observer". The last part of our thesis gives to the experimental study of the sliding mode observer which is proposed

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Ghattassi, Mohamed. « Modélisation, observation et commande d’une classe d’équations aux dérivées partielles : application aux matériaux semi-transparents ». Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0123/document.

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Résumé :

Le travail présenté dans ce mémoire nous a permis d’étudier d’un point de vue théorique et numérique le transfert de chaleur couplé par rayonnement et conduction à travers un milieu semi-transparent, gris et non diffusant dans une géométrie multidimensionnelle 2D. Ces deux modes de transfert de chaleur sont décrits par un couplage non linéaire de l’équation de la chaleur non linéaire (CT) et de l’équation du transfert radiatif (ETR). Nous avons présenté des résultats d’existence, d’unicité locale de la solution pour le système couplé avec des conditions aux limites de type Dirichlet homogènes en utilisant le théorème du point fixe de Banach. Par ailleurs, les travaux réalisés nous ont permis de mettre au point un code de calcul qui permet de simuler la température. Nous avons utilisé la quadrature S_N pour la discrétisation angulaire de l’ETR. La discrétisationde l'ETR dans la variable spatiale est effectuée par la méthode de Galerkin discontinue (DG) et en éléments finis pour l'équation de la chaleur non linéaire. Nous avons démontré la convergence du schémanumérique couplé en utilisant la méthode du point fixe discret. Le modèle discret, sous la forme d’équations différentielles ordinairesnon linéaires obtenu après une approximation nous a permis de fairel’analyse et la synthèse d’estimateurs d’état et de lois de commandepour la stabilisation. Grâce à la structure particulière du modèle età l’aide du DMVT. Nous avons proposé un observateur d’ordre réduit.D’autre part nous avons réussi à construire une matrice de gain quiassure la stabilité de l’observateur proposé. Une extension au filtrage $\mathcal{H}_{\infty}$ est également proposée. Une nouvelleinégalité matricielle (LMI) est donnée dans le cas d’une commandebasée observateur. Nous avons étendu à l’approche d’ordre réduit dans le cas de la commande basée observateur et nous avons montré la stabilité sous l’action de la rétroaction. De même une extension au filtrage $\mathcal{H}_{\infty}$ est également proposée. Tous les résultats sont validés par des simulations numériques
This thesis investigates the theoretical and numerical analysis of coupled radiative conductive heat transfer in a semi-transparent, gray and non-scattering 2D medium. This two heat transfer modes are described by the radiative transfer equation (RTE) and the nonlinear heat equation (NHE). We proved the existence and uniqueness of the solution of coupled systems with homogeneous Dirichlet boundary conditions using the fixed-point theorem. Moreover, we developed a useful algorithm to simulate the temperature in the medium. We used the quadrature $S_{N}$ for the angular discretization of the RTE. The spatial discretization of RTE was made by the discontinuous Galerkin method (DG) and the finite element method for the non-linear heat equation. We have shown the convergence and the stability of the coupled numerical scheme using the discrete fixed point. The discrète model obtained after an approximation allowed us to do the analysis and synthesis of state estimators and feedback control design for stabilization of the system. Thanks to the special structure of the model and using the Differential Mean Value Theorem (DMVT), we proposed a reduced order observer and we construct a gain matrix, which ensures the exponential stability of the proposed observer and guarantees the boundedness of the estimate vector. An extension to $\mathcal{H}_{\infty}$ filtering is also provided. We have extended the reduced order approach in the case of the observer-based controller and we proved the exponential stability under the control feedback law. Similarly, an extension to $\mathcal{H}_{\infty}$ filtering is also provided. The obtained results were validated through several numerical simulations

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Chaib, Draa Khadidja. « Observation et commande des procédés de digestion anaérobie pour l'amélioration de la production de biogaz ». Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0128/document.

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Résumé :

La digestion anaérobie est un procédé permettant de transformer les déchets organiques en énergie utile, telle que le biogaz. Ce procédé fait intervenir des organismes vivants dont le comportement spécifique est fortement non linéaire. Par ailleurs, il est connu pour être sensible aux perturbations et naturellement instable. Ainsi, le développement de méthodologies efficaces pour sa commande et sa supervision est essentiel afin d’obtenir des résultats satisfaisants. Par conséquent, l’objet de cette thèse porte sur la modélisation de ce système complexe, la synthèse d’observateurs et de lois de commande afin d’améliorer le fonctionnement du procédé dans les stations de biogaz. Une modélisation formelle du procédé est alors proposée où des degrés de liberté additionnels ont été introduits dans la commande de production de biogaz. En effet, deux entrées de commande supplémentaires viennent compléter le modèle standard AM2 (Acidogenèse Methanogenesis, 2 étapes), reflétant l’ajout de substrats stimulants (acides et alcalinité) qui améliorent la qualité et la quantité du biogaz. Par la suite, l’identification des paramètres du modèle non linéaire résultant est traitée, ainsi que l’analyse de la positivité et la bornitude des variables d’état. Sur la base du modèle mathématique dérivé et des résultats de l’analyse, différents observateurs sont alors étudiés afin de surmonter le manque de capteurs fiables, autonomes et bons marché. En effet, deux observateurs sont alors développés, le premier dit invariant et le second non linéaire de la même forme que l’observateur généralisé d’Arcak. En outre, dans le but de rendre la conception d’observateurs plus robuste aux perturbations, le critère H∞ est introduit dans la synthèse. Une extension de la méthodologie est proposée pour les systèmes discrets ainsi qu’aux systèmes non linéaires avec sorties non linéaires. Pour la synthèse des différents observateurs, le théorème des accroissements finis est appliqué, ce qui permet de transformer la dynamique non linéaire de l’erreur d’estimation en un système linéaire à paramètres variants. La condition de Lipschitz est alors conjointement utilisée avec la fonction classique de Lyapunov pour la synthèse des conditions de stabilité sous forme d’Inégalités Matricielles Linéaires (LMIs). Enfin, afin d’améliorer la faisabilité de ces dernières conditions, une reformulation judicieuse de l’inégalité de Young est alors introduite. Concernant la commande du procédé, une commande par retour d’état pour le suivi d’une trajectoire de référence est choisie. Prenant en compte la disponibilité partielle des mesures du vecteur d’état, un observateur exponentiel non linéaire est introduit dans la synthèse de la loi de commande. Ainsi, une commande par retour d’état basée observateur est obtenue. Pour effectuer l’analyse de stabilité du système en boucle fermée composée du procédé, de l’observateur et du contrôleur, le lemme de Barbalat est alors utilisé conjointement avec les techniques déjà mentionnées pour la synthèse d’observateurs. Enfin, deux différentes méthodes pour le calcul des paramètres du contrôleur et de l’observateur sont proposées. Séparément, dans un premier temps. Puis simultanément dans un second temps
In this thesis, we propose a formal modelling framework for the anaerobic digestion process, where we add more degrees of freedom in the control of biogas production. Indeed, we add two additional control inputs to the standardized AM2 (Acidogenesis Methanogenesis, 2 steps) model, reflecting addition of stimulating substrates which enhance the biogas quality and quantity. Then, we describe how the parameters of the resulted nonlinear model can be identified, and we analyse the positiveness and boundedness of its state variables. Based on the derived mathematical model and the analysis results, we design different software sensors to overcome the lack of reliable and cheap sensors. Indeed, we present a general class of systems to which the considered process model belongs. Then, we design an LMI-based invariant like observer as well as an LMI-based nonlinear observer of the same form as the generalized Arcak’s observer. Furthermore, with the aim to render the observer design more robust to disturbances, we include the H∞ criterion in its synthesis. Also, to promote the use of the proposed observers in real applications, we extend the methodology to the discrete time case and to the case of nonlinear systems with nonlinear outputs. For the different observers design, we use the differential mean value theorem which allows the transformation of the nonlinear estimation error to a linear parameter varying system. Then, we use the Lipschitz conditions and the Lyapunov standard function to synthesize the stability conditions in the form of linear matrix inequalities. Finally, we enhance the feasibility of the later conditions by using a judicious reformulation of the Young’s inequality. In the thesis, we also deal with the process control where we propose a control strategy to track an admissible reference trajectory planned by the plant operator. Moreover, to account for the partial availability of the state vector measurements, we include an exponential nonlinear observer in the control synthesis. Thus, we design an observer based tracking control scheme. To perform the stability analysis of the closed loop system, composed of the system, the observer and the controller, we use the Barbalat’s lemma conjointly with the techniques already mentioned for the observers design. Finally, we propose two different methods to compute the controller and the observer parameters. In the first one, we propose to compute them separately. While, in the second one we compute the parameters simultaneously

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Qin, Jinna. « Commande hybride position/force robuste d’un robot manipulateur utilisé en usinageet/ou en soudage ». Thesis, Paris, ENSAM, 2013. http://www.theses.fr/2013ENAM0058/document.

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Résumé :

La problématique traitée dans cette thèse concerne la commande de robots manipulateurs industriels légèrement flexibles utilisés pour la robotisation de procédés d'usinage et de soudage FSW. Le premier objectif est la modélisation des robots et des procédés. Les modèles développés concernant la cinématique et la dynamique de robots 6 axes à architecture série et à flexibilité localisées aux articulations. Les paramètres du modèle dynamique et les raideurs sont identifiés avec la méthode à erreur de sortie qui donne une bonne précision d'estimation. La norme relative du résidu du modèle après identification est de 3,2%. Le deuxième objectif est l'amélioration des performances de la robotisation des procédés. Un simulateur a été développé qui intègre le modèle dynamique du robot flexible, les modèles de procédés et le modèle du contrôleur de robot y compris les lois de commande en temps réel des axes et le générateur de trajectoires. Un observateur non-linéaire à grands gains est proposé pour estimer l'état complet du robot flexible ainsi que les efforts d'interaction. Ensuite, un compensateur basé sur l'observateur est proposé pour corriger les erreurs de positionnement en temps réel. La validation expérimentale sur un robot industriel Kuka, montre une très bonne estimation de l'état complet par l'observateur. Un soudage FSW précis grâce à la compensation en temps réel de la flexibilité du manipulateur a pu être effectué avec succès
The problem addressed in this thesis concerns the control of industrial robot manipulators which are slightly flexible and used for machining and FSW processes. The first objective is to model the robots and processes. The developed models concern the kinematics and dynamics models of 6-axis robots with serial architecture and flexibility localized at joints. The dynamic model parameters and a part of the joint stiffnesses are identified with the approach of output error which gives a satisfy estimation accuracy. According to identification, the RMS residue of the model is 3.2%. The second objective is to improve the robotization performance of manufacturing processes. A simulator was developed that contains the dynamic model of the flexible robot, the process models and the model of the robot controller including control laws in real time of axes and the trajectory generator. A nonlinear high-gains observer is proposed to estimate the complete states of robot system as well as the operation wrenches. Then the observer-based compensator is proposed to correct the positioning errors in real time. The experimental validation of industrial robots shows a satisfactory estimating performance of the observer. A precise FSW welding owing to the real-time compensation for the flexibility of manipulator has been done successfully

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Laggoune, Nadhir. « Commande linéarisante et observation en temps continu et discret de certaines classes de systèmes non-linéaires ». Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO10142.

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Résumé :

Parmi les modèles non-linéaires décrivant des procédés industriels continus, on s’intéresse à ceux qui restent linéaires par rapport au vecteur de commande. Présentation de la contribution à la commande et à l'observation de la classe de systèmes considérés après un rappel des principales méthodes de linéarisation et de commande optimale de systèmes non-linéaires

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Laggoune, Nadhir. « Commande linéarisante et observation en temps continu et discret de certaines classes de systèmes non-linéaires ». Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376068570.

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Meghnous, Ahmed Rédha. « Commande et observation d'une classe de systèmes linéaires à commutations : Application aux convertisseurs de puissance DC-DC ». Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01015252.

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Résumé :

Cette thèse s'intéresse à la commande et l'observation d'une classe de systèmes linéaires à commutations (SLC). La classe considérée regroupe les systèmes pouvant être représentés par un modèle Hamiltonien à ports. Récemment, plusieurs travaux ont utilisé la théorie des systèmes dynamiques hybrides pour traiter les problèmes de stabilité, de commandabilité et d'observabilité des systèmes linéaires à commutations. Cependant, certains verrous scientifiques demeurent et nécessitent d'être levés tels que la synthèse d'observateurs pour des SLC présentant des modes de fonctionnement inobservables ou la commande hybride de systèmes possédant un nombre réduit d'entrées de commutations et un nombre élevé de variables d'état à contrôler. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse d'observateurs s'appuyant sur la modélisation moyenne et la modélisation hybride de SLC ayant une topologie Hamiltonienne à ports particulière. Ce formalisme possède les outils nécessaires pour établir des preuves de stabilité des erreurs d'observation. Dans un premier temps, nous proposons un observateur non linéaire reposant sur le modèle moyen de la classe des SLC considérée. Ensuite, nous traitons le problème de synthèse d'un observateur hybride où nous proposons un observateur commuté prenant en compte les modes de fonctionnement inobservables. Le problème de la commande des SLC est abordé par la suite. Au départ, la théorie de Lyapunov est utilisée pour proposer deux lois de commandes : La première est synthétisée à partir du modèle moyen et la deuxième exploite le modèle hybride. Une commande optimale hybride est élaborée en utilisant le principe du maximum de Pontryagin et une approche utilisant la recherche d'arcs singuliers. Finalement, une commande prédictive hybride est établie à partir d'un modèle discrétisé du système. Des résultats de simulation et une mise en œuvre expérimentale sur un convertisseur DC-DC SEPIC sont donnés pour montrer l'efficacité des méthodes proposées. L'étude d'un tel circuit est motivée par sa topologie particulière qui contient à la fois un mode de fonctionnement observable et un mode de fonctionnement inobservable. En outre, il possède une seule entrée de commutations et quatre variables d'état ce qui lui vaut la réputation être difficile à commander.

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Meghnous, Ahmed Rédha. « Commande et observation d’une classe de systèmes linéaires à commutations : Application aux convertisseurs de puissance DC-DC ». Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0137/document.

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Résumé :

Cette thèse s’intéresse à la commande et l’observation d’une classe de systèmes linéaires à commutations (SLC). La classe considérée regroupe les systèmes pouvant être représentés par un modèle Hamiltonien à ports. Récemment, plusieurs travaux ont utilisé la théorie des systèmes dynamiques hybrides pour traiter les problèmes de stabilité, de commandabilité et d’observabilité des systèmes linéaires à commutations. Cependant, certains verrous scientifiques demeurent et nécessitent d’être levés tels que la synthèse d’observateurs pour des SLC présentant des modes de fonctionnement inobservables ou la commande hybride de systèmes possédant un nombre réduit d’entrées de commutations et un nombre élevé de variables d’état à contrôler. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse d’observateurs s’appuyant sur la modélisation moyenne et la modélisation hybride de SLC ayant une topologie Hamiltonienne à ports particulière. Ce formalisme possède les outils nécessaires pour établir des preuves de stabilité des erreurs d’observation. Dans un premier temps, nous proposons un observateur non linéaire reposant sur le modèle moyen de la classe des SLC considérée. Ensuite, nous traitons le problème de synthèse d’un observateur hybride où nous proposons un observateur commuté prenant en compte les modes de fonctionnement inobservables. Le problème de la commande des SLC est abordé par la suite. Au départ, la théorie de Lyapunov est utilisée pour proposer deux lois de commandes : La première est synthétisée à partir du modèle moyen et la deuxième exploite le modèle hybride. Une commande optimale hybride est élaborée en utilisant le principe du maximum de Pontryagin et une approche utilisant la recherche d’arcs singuliers. Finalement, une commande prédictive hybride est établie à partir d’un modèle discrétisé du système. Des résultats de simulation et une mise en œuvre expérimentale sur un convertisseur DC-DC SEPIC sont donnés pour montrer l’efficacité des méthodes proposées. L’étude d’un tel circuit est motivée par sa topologie particulière qui contient à la fois un mode de fonctionnement observable et un mode de fonctionnement inobservable. En outre, il possède une seule entrée de commutations et quatre variables d’état ce qui lui vaut la réputation être difficile à commander
This thesis is dedicated to the control and the observation of a class of switched linear systems (SLS). This class contains the systems that can be represented by a port-Hamiltonian model. A lot of works have been studied SLS for several years using an average modeling approach. Recently, various works have shown that hybrid system theory allows to cope with stabilization, controllability, and observability problems of switched linear systems. However, several problems are still open and need more development such as the design of hybrid observers for SLS that have unobservable modes or the control of systems with reduced number of switching inputs and numerous variable states to control. In this work, we are interested in the design of state observers for a particular class of SLS using both the average and the hybrid port-Hamiltonian models. This formalism has the necessary tools to study and establish the stability of the observation errors. At the beginning, a nonlinear observer based on the average modeling is proposed. Next, a hybrid observer is designed for switched linear systems. This observer takes into account the unobservable operating modes of the system. The second point of our work concerns the design of control laws for the considered class of SLS. At first, two Lyapunov-based control laws have been established using either an average model or a hybrid model of the system. A hybrid optimal control based on the maximum principle of Pontryagin and the computation of singular arcs has been also proposed. Finally, a hybrid predictive control based on a discrete model of the system is synthesized. Simulation results and an experimental implementation on a SEPIC converter are given to show the efficiency of the proposed methods. Our motivation to study such a converter is mainly due to its particular topology that includes observable and unobservable subsystems. It is also known to be difficult to be controlled because only one switching input is used to control four state variables

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Drouot, Adrien. « Stratégies de commande pour la navigation autonome d'un drone projectile miniature ». Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00921953.

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Résumé :

De nos jours, l'utilisation des drones miniatures à voilure tournante pour des missions d'observation dans des environnements hostiles est en pleine expansion. Ces appareils, grâce à leurs capacités à combiner le vol de translation avec le vol stationnaire, sont en eff et bien adaptés aux besoins de ces missions. L'étude présentée dans cette thèse concerne un nouveau concept de drone appelé GLMAV (pour Gun Launched Micro Aerial Vehicle), qui consiste à rendre très rapidement opérationnel un véhicule hybride projectile - drone. La di fficulté dans le pilotage de ce type de véhicules est d'assurer de bonnes performances de suivi de trajectoires tout en garantissant une résistance aux perturbations aérodynamiques. Après une étape de modélisation, le cœur de la thèse présente plusieurs stratégies de commande, aussi bien linéaires que non linéaires, permettant la navigation autonome du drone. Plusieurs approches permettant l'estimation et la prise en compte dans la commande des eff orts parasites liés aux phénomènes aérodynamiques sont également détaillées. L'e fficacité de tous les algorithmes de commande est ensuite illustrée par de nombreuses simulations numériques. Du point de vue pratique, une simple loi de commande ne suffi t pas. En eff et, des techniques de filtrage particulières ou des aménagements spécifi ques doivent être utilisés pour reconstruire l'état du drone. Les performances de l'ensemble de la boucle de commande sont d'abord testées en simulation avant l'implantation sur le prototype du GLMAV développé par l'Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis.

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Amet, Leonardo. « Commande des systèmes à commutation : applications aux systèmes électriques ». Thesis, Cergy-Pontoise, 2014. http://www.theses.fr/2014CERG0720/document.

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Résumé :

Dans ce travail de thèse, réalisé dans le cadre d'une bourse CIFRE entre le laboratoire ECS-Lab et l'entreprise GS Maintenance, nous nous sommes intéressés au contrôle et à l'observation des systèmes électriques, particulièrement les convertisseur multicellulaires séries et les moteurs à courant continu série.Dans la topologie des convertisseurs multicellulaires il est nécessaire d'équilibrer les tensions des condensateurs flottants à des valeurs spécifiques. Les techniques de commande par Modulation de Largeur d'Impulsions (MLI) permettent cet équilibrage, mais favorisent les dynamiques lentes. De plus, si le nombre de cellules est non premier, il existe des rapport cycliques qui déstabilisent le convertisseur. Afin de pallier à ces inconvénients, dans la première partie de la thèse des commandes directes basées sur les modes glissants sont proposées pour le convertisseur multicellulaire série à deux et trois cellules. Ces commandes sont simples et permettent une dynamique rapide, pouvant être étendues à des convertisseurs à nombre de cellules quelconque. Ces commandes sont testées en simulation et expérimentalement via un système temps réel dSpace sur un convertisseur multicellulaire à deux et trois cellules réalisé au cours de cette thèse au sein du laboratoire ECS-Lab. Il est important de souligner qu'une version industrielle du convertisseur a été réalisée au sein de l'entreprise GS Maintenance et vendue à l'Université du Qatar.Par ailleurs, dans le cadre de l'application du convertisseur multicellulaire une commande par modes glissants de type Zig-Zag est proposée pour pallier aux problèmes de quantification et saturation des actionneurs.La deuxième partie du travail a été consacrée à la synthèse d'un observateur/estimateur de type super-twisting pour estimer la vitesse d'un moteur à courant continu série sans capteur mécanique. La stratégie d'observation proposée est dédiée à une application industrielle qui concerne le forage pétrolier. Elle permet d'apporter une solution au problème d'observation généré par le fonctionnement à zéro ou faible courant. Cette stratégie a été testée sur un banc expérimental développé au cours de cette thèse au sein de l'entreprise GS Maintenance
In this thesis , conducted in the context of a grant CIFRE between laboratory ECS-Lab and the company GS Maintenance, we focused on the control and observation of electrical systems, particularly multicellular converter series and the series DC motor.The floating voltages of the multicell topology need to be balanced to specific values. PWM control techniques provide such a balance but favor the slow dynamics. Moreover, if the numbers of cells is not prime, there exist duty-cycles which could destabilize the converter. To overcome these drawbacks, we propose direct control strategies based on sliding mode techniques for 2 and 3-cell converters. These are simple, allow fast dynamics, and can be easily extended to any number of cell with little overhead. They have been tested in simulation and experimentally via a real-time dSpace board on a 2 and 3-cell converter develloped during this thesis at ECS-Lab. It is important to emphasize that an industrial version of the converter has been manufactured at GS Maintenance and sold to Qatar University.Moreover, in the context of the appication of multicell converters, a Zig-Zag sliding mode control law has been proposed to overcome quantization and saturation problems found in real actuators.The second part of this work adresses the synthetization of an super-twistign observer/estimator scheme to estimate the speed of a sensorless DC series motor. The proposed observation strategy is dedicated to an industrial application in the context of oil drilling. It provides a solution to the problem of observation generated by operating at zero or low current. This strategy has been tested on an experimental bench developed in this thesis within GS Maintenance

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Vorwald, Pierre. « Contrôle en position de la machine synchrone alimentée en courant entraînant une charge variable : commande par retour d'état avec observation du couple de charge : commande adaptative de type régulateur auto-ajustable ». Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT121H.

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Résumé :

Cette these est consacree au controle en position de la machine synchrone autopilotee, avec prise en compte des perturbations de couple et des variations parametriques. Une loi de commande par retour d'etat avec compensation directe du couple de perturbation est d'abord presentee. Cette compensation est rendue possible par l'utilisation d'un observateur de perturbation base sur la theorie de luenberger. Differentes structures d'observation sont envisagees en fonction de leur ordre (reduit ou complet), et donc des variables observees (couple de perturbation, vitesse, et position). Dans chaque cas, la fonction de transfert qui lie le couple observe au couple de perturbation est determinee analytiquement, tout comme l'erreur d'observation des autres variables d'etat. Cette etude analytique est ensuite completee par une etude de robustesse menee en simulation. Ces travaux aboutissent finalement a la definition de regles de dimensionnement portant sur le placement des poles et sur la structure d'observation. Une loi de commande adaptative indirecte basee sur un regulateur r. S. T. Associe a un algorithme d'identification est ensuite abordee. Apres avoir presente le regulateur r. S. T. , la structure d'adaptation parametrique est etudiee. La supervision de la procedure de mise a jour du regulateur en fonction des parametres identifies fait l'objet d'un soin particulier car la stabilite de l'actionneur en depend. Ces deux types de commande sont finalement compares dans des conditions experimentales avec un actionneur synchrone de 1,5 kva accouple a un generateur de couple variable. Les essais experimentaux sont menes avec plusieurs scenarios portant sur le rejet de perturbation et sur des variations parametriques (inertie et frottements).

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Riedinger, Pierre. « Contribution à la commande des systèmes complexes ». Habilitation à diriger des recherches, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00536355.

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Les contributions que nous avons choisi de présenter dans ce mémoire ont trait en général à la commande, à la stabilité et à l'observation des systèmes dynamiques hybrides. Ce mémoire retrace le cheminement de mes recherches sur les dix dernières années au CRAN au sein du projet systèmes dynamiques hybrides et complexes mais également aux travers de projets et collaborations locales (CPER : projet SC2), nationales (GdR SDH, AS 192, ANR ArHyCo) et européennes (Hycon). L'extension du principe du minimum et l'établissement de conditions nécessaires pour la résolution d'un problème de commande optimale pour les SDH ont permis de soulever et de mettre en évidence des difficultés liées à la résolution de ce type de problème. Deux freins principaux à la mise en oeuvre d'algorithmes généraux efficaces ont été identifiés et proviennent d'une part, de l'explosion combinatoire engendrée par la dynamique discrète couplée aux dynamiques continues et d'autre part, de l'existence de trajectoires singulières conduisant nécessairement à des solutions sous optimales. Une discussion sur les méthodes de résolution directes et indirectes montre que même dans des situations simplifiées, l'existence de trajectoires singulières pose un réel problème et les algorithmes utilisant le principe du minimum sont inadaptés sans traitement particulier pour gérer ces situations. Nous montrons sur un exemple qu'il peut être préférable d'utiliser des méthodes directes sous une formulation de tirs multiples. Pour la classe des systèmes affines commutés qui représente une classe de systèmes technologiques très répandus, les points de fonctionnement rendent particulièrement évident le rôle joué par les trajectoires singulières. On constate qu'elles correspondent aux solutions optimales au sens de Fillipov du système commuté. Nous avons proposé une méthode permettant d'effectuer la synthèse de ces trajectoires optimales pour des critères de type temps optimal ou quadratique en temps infini applicable sur des systèmes de dimension faible et en général inférieure ou égale à 3. Une seconde méthode de synthèse à base de commande prédictive utilise les degrés de liberté sur la commande autour du point de fonctionnement pour poursuivre un cycle particulier défini par un critère. L' algorithme rapide d'optimisation des solutions tient compte des discontinuités issues des instants de commutations et utilise les fonctions de sensibilité vis à vis de ces instants. La généralisation aux SDH du calcul des fonctions de sensibilité lorsque le système hybride est le siège de discontinuités de champs et de saut sur l'état, est un résultat utile qui permet d'utiliser des outils nécessitant une différentiation. Le calcul rapide des cycles limites et l'étude de leur stabilité est une première application possible, l'optimisation est très clairement la cible principale. L'étude et l'analyse du comportement asymptotique des systèmes linéaires commutés via la formulation d'un principe d'invariance de Lasalle nous amène à un constat similaire à celui fait sur la commande optimale : Le comportement asymptotique est identique à celui que l'on obtient en considérant les solutions de Fillipov du système commuté. Nous avons montré en considérant plusieurs hypothèses sur les lois de commutation que la séparation est opérée si on restreint la loi de commutation en considérant par exemple des hypothèses fortes de temps d'activation minimum sur les modes. Ces résultats d'analyse sont primordiaux dans la compréhension de la complexité de la dynamique issue de la commutation. La synthèse d'observateurs commutés pour la classe des systèmes linéaires commutés que nous avons proposée, et l'identification algébrique des lois ne permettant pas d'observer le système ont été déduites du principe d'invariance mentionné à l'item précédent. La mise en évidence de la décroissance de la vitesse de convergence de l'erreur d'observation en fonction de la vitesse de commutation est une conséquence de cette caractérisation algébrique. Les travaux réalisés ont permis de soulever de très nombreux problèmes spécifiques à la classe des systèmes commutés (Robustesse vis à vis d'incertitudes paramétriques, extension au cas discret et échantillonné, synthèse de lois préservant l'observabilité, vitesse de convergence de l'observateur, ...) et de dégager des pistes de recherche concernant leur résolution.

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Lichiardopol, Stefan. « Etude de la dualité des modèles bond graphs : application à la commande ». Ecole Centrale de Lille, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/28/15/75/PDF/Thesis.pdf.

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Résumé :

L'étude de lois de commande performantes pour les processus est le domaine de recherche le plus actif en automatique. Cette recherche répond aux besoins des industriels qui exploitent des machines de plus en plus performantes. Les approches proposées exigent une connaissance précise des phénomènes physiques mis en jeu dans ces processus et la possibilité d'adaptabilité à des situations différentes. Le travail de recherche apporte une contribution à ces approches, par l'étude de la dualité aux différents niveaux de la conception de loi de commande. Le travail a permis d'effectuer une caractérisation de la dualité au niveau modèle (dualité entre les représentations d'état, dualité entre les modules), l'étude de la dualité entre les propriétés des modèles (commandabilité/observabilité) et l'étude de la dualité dans la conception de loi de commande (retour d'état, injection de sortie). Ces concepts s'appliquent à différents types de modèles (linéaires LTI et LTV, non linéaires,. . . ). Nous avons reformulé certains concepts d'analyse et de commande par une étude unifiée entre les différentes approches classiques, graphiques, algébriques (modules) et bond graphs, entre autre. De nombreuses perspectives sont envisagées
The study of high-performance control laws for dynamic systems is the most active research field in system control. This research responds to the needs of the industry which uses higher performance machines. The proposed approach needs a precise knowledge of the physical phenomena of the system and the possibility of adapting to different situations. The research activity brings a contribution to these approaches, by studying the duality on different levels of control law synthesis. This study has allowed the creation of a characterization of duality on the model (duality between state space representations, duality between modules), the study of the duality between structural properties (controllability/observability) and between control laws (state feedback and output injection). These concepts are applied on different types of models (linear LTI and LTV, nonlinear). We have rephrased certain analysis concepts and control law synthesis procedures by using different classical approaches, graphical, algebraic (modules) and bond graphs. A great number of perspectives are considered

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Becerra, Gerardo de Jesus. « Control and observation of switched systems. Application to power converters ». Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI123.

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En matière de production énergétique, les tendances actuelles indiquent que la part de marché mondiale des énergies renouvelables continuera d’augmenter du fait de l’amélioration continue de l’efficacité des équipements et de la réduction de leurs coûts. Les convertisseurs de puissance jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement des réseaux électriques car ils permettent les transferts d'énergie entre les sources, les éléments de stockage et les charges. Ces dispositifs doivent répondre à des exigences particulières d'efficacité, de robustesse et de stabilité pour garantir un fonctionnement correct. Le travail présenté dans ce mémoire est centré sur deux problèmes particuliers liés au comportement des convertisseurs de puissance : la commande et l’observation. Ces problèmes sont difficiles à résoudre en raison des non-linéarités et des phénomènes physiques complexes présents dans ces composants. Le modèle mathématique utilisé pour représenter les convertisseurs de puissance est le modèle dit à commutation. Sur la base de ce modèle, nous exploitons des outils abordés dans des problématiques telles que la stabilité de Lyapunov, la méthode des moments, la géométrie algébrique et le filtrage direct. Nous proposons des approches novatrices pour commander et observer ces systèmes commutés. Nous introduisons notamment la notion de moments de relaxation pour les systèmes commutés. Ces représentations permettent d’obtenir des modèles permettant d'établir une cartographie de l’entrée de commutations dans l'espace des moments. Cette carte supprime la non-linéarité associée à l'entrée de commutation et fournit un modèle plus approprié pour effectuer les calculs numériques de la commande. C'est l'idée fondamentale de la méthode de commande à variation de paramètres proposée. Après avoir calculé un signal de commande pour le modèle relaxé, le signal d'entrée pour le système commuté peut alors être déduit. Cette approche a montré de bonnes performances en termes de suivi de référence et de stabilité. Une approche reposant sur les données pour l'observation des systèmes commutés est proposée. Cette méthode implique la synthèse d'un filtre direct qui calcule les limites du cas le plus défavorable sur l'erreur d'estimation. Cette méthode est appliquée au cas des convertisseurs de puissance fonctionnant en mode continu et discontinu. Une mise en oeuvre pratique est effectuée et ses performances sont comparées à d’autres méthodes d’estimation
Current trends in global energy production indicate that renewables will continue to increase their market share due to continuous efficiency improvements and cost reductions. Power converters constitute the interfaces that enable energy transfers in microgrids between sources, storage and loads, playing a fundamental role in their operation. These devices are required to meet particular efficiency, robustness and stability requirements to guarantee a proper operation. The present work is focused on two particular problems present in the operation of power converters: control and observation. These problems are hard to solve because of the nonlinearities and complex behaviors present in power converters. The mathematical model used to represent power converters is the switched system. Based on this model we take elements from subjects like Lyapunov stability, the method of moments, algebraic geometry and direct filtering, and propose novel approaches to control and observation of switched systems. We introduce moment relaxations of switched systems. These representations allow to obtain models where the switching input is mapped to a moment space. This map removes the nonlinearity associated to the switching input and yields a model which is more suitable for performing numerical computations. This is the fundamental idea in the proposed parameter-varying control method. After computing a control signal for the relaxed model, the control signal for the switched system can be recovered. This approach has shown good performance with respect to reference tracking and stability. A data-driven approach for the observation of switched systems is proposed. This method involves the design of a direct filter that computes worst-case bounds on the estimation error. This method is applied to the case of power converters operating in continuous and discontinuous modes. A practical implementation is described, and its performance is compared with other estimation approaches

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Thèses sur le sujet « Observation-Commande »

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