Добірка наукової літератури з теми "Trains – Commande automatique"

Le travail relaté dans ce mémoire de thèse avait pour objectif la définition et la mise en œuvre d'une méthodologie de réglage des régulations de climatisation du TGV. Une approche essentiellement basée sur la notion de modèle a été exploitée pour le choix et la synthèse d'une loi de commande. Pour la modélisation, une représentation à temps continu par équation différentielle a permis d'accéder aux paramètres physiques du système de climatisation. Une méthode d'identification du type erreur de sortie, avec minimisation du critère par programmation non linéaire, a été utilisée pour l'estimation paramétrique. Une loi de commande par modèle interne a permis d'exploiter pleinement les résultats de modélisation. L'utilisation d'un modèle de comportement explicite a simplifié la synthèse du correcteur, tout en garantissant les pôles et zéros de la boucle fermée. Une attention particulière a été portée à l'amélioration des performances en présence de saturation des actionneurs. Une solution intégrant la non-linéarité dans une structure bouclée du correcteur, a permis d'obtenir un fonctionnement satisfaisant, mais manquant de robustesse. L'utilisation d'une boucle supplémentaire, basée sur un modèle de comportement explicite du dispositif, a fourni d'excellents résultats en présence de saturation ; cette solution s'est avérée par ailleurs robuste vis à vis des erreurs d'identification du système en boucle ouverte et bien adaptée à la régulation de climatisation. Ce nouvel algorithme, intitulé CMIGS, a été validé sur unité-pilote et testé sur remorque de TGV

Le degré d'automatisation des systèmes de contrôle ferroviaire est en constante augmentation. Les industriels ferroviaires ont besoin d'un niveau accru de sécurité et de fiabilité pour remplacer les conducteurs par des systèmes de contrôle automatique des trains (ATC). Cependant, la complexité du système est également fortement augmentée par l'intégration des fonctions automatiques, ce qui rend difficile l'analyse de ces systèmes.Différentes méthodes de modélisation peuvent être utilisées pour construire les modèles du système au niveau d'abstraction approprié. Les méthodes de modélisation formelles et les méthodes de vérification formelles fournissent un cadre crucial pour assurer les propriétés de sécurité et de fiabilité. Les Réseaux de Petri constituent un outil formel approprié à la modélisation et à la vérification de systèmes critiques comme les systèmes de contrôle automatique du ferroviaire. Dans cette thèse, nous utilisons plus particulièrement les réseaux de Pétri colorés (CPNs) de Jensen pour exploiter la modularité et la hiérarchisation pour la modélisation et la vérification d’un système de grande taille
The automation degree of railway control systems is constantly increasing. Railway industry needs the enhanced level of safety and reliability guarantee to replace the drivers by Automatic Train Control (ATC) systems. However, the system complexity is also heavily increased by the integration of automatic functions, which has caused the difficulty to analyze these systems.Different modeling methods can be used to build the system models at the appropriate level of abstraction. Formal modeling methods and formal verification methods can provide crucial support to ensure safety and reliability properties. Petri Nets are a suitable tool for modeling and verifying critical systems such as automatic train control systems. In this thesis, we use more specifically Colored Petri Nets (CPNs) to exploit modularity and hierarchization for the modeling and verification of a large-scale system

Les collisions et les blocages sont des situations que l'on souhaite éviter dans beaucoup d'application de transport. Les méthodes de synthèse de contrôleurs peuvent garantir qu'un système en boucle fermé ne puisse pas atteindre de telles situations. Les méthodes issues de l'approche historique de Ramadge et Wonham permettent de traiter cette problématique mais font face à l'explosion combinatoire, qui empêche leurs applications sur les systèmes de grandes tailles. Dans le cadre de l'évitement des blocages, la grande majorité des approches font l'hypothèse que le système est sous contrôlabilité et observabilité totales. Cependant, cette hypothèse n'est pas vérifiée pour tous les systèmes. Cette thèse propose des méthodes de synthèses de contrôleurs applicables sur des systèmes sous observabilité et contrôlabilité partielles sans souffrir de l'explosion combinatoire. Ces méthodes se basent sur le formalisme des Réseaux de Petri, et concernent uniquement des classes pour la modélisation de systèmes d'allocation de ressources. Pour ne pas avoir recours à l'exploration des états, ces méthodes identifient les situations de blocages grâce à la résolution d'un problème d'optimisation mixte en nombres entiers. Ces méthodes sont par la suite utilisées pour le routage des trains dans un nœud ferroviaire. Une méthode systématique de modélisation de la circulation des trains dans un nœud ferroviaire est proposée. Le modèle ainsi obtenu est un Réseau de Petri pour la modélisation des systèmes d'allocation de ressources. Pour éviter les collisions et les blocages au seins de ce modèle, une méthode de synthèse reposant sur les apports théoriques de cette thèse est appliquée
Collisions and deadlocks are unwanted situations in many transport applications such as railway systems. Control synthesis methods can assure that a closed-loop system cannot lead to deadlock situations. Methods issued from the historical approach of Ramadge and Wonham allow dealing with this issue but encounter the problem of combinatorial explosion, that prevents its use on large systems. In the case of deadlock avoidance, the majority of approaches are based on the assumption of total controllability and observability. However, this assumption is not verified in all kinds of systems. This thesis proposes control synthesis methods that do not suffer from the combinatorial explosion. These methods are based on the formalism of Petri nets and uniquely concern classes of resource allocation systems. In a way to not resort to state exploration, these methods identify deadlock situations by resolving a mixed integer programming problem. These methods are then used for routing trains in a railway node. A systematic modeling approach of the trains' circulations in a railway node is developed. The model obtained is a Petri net for resources allocation system. To avoid collisions and deadlocks in the model, a control synthesis method, based on the theoretical background developed, is proposed

Les collisions et les blocages sont des situations que l'on souhaite éviter dans beaucoup d'application de transport. Les méthodes de synthèse de contrôleurs peuvent garantir qu'un système en boucle fermé ne puisse pas atteindre de telles situations. Les méthodes issues de l'approche historique de Ramadge et Wonham permettent de traiter cette problématique mais font face à l'explosion combinatoire, qui empêche leurs applications sur les systèmes de grandes tailles. Dans le cadre de l'évitement des blocages, la grande majorité des approches font l'hypothèse que le système est sous contrôlabilité et observabilité totales. Cependant, cette hypothèse n'est pas vérifiée pour tous les systèmes. Cette thèse propose des méthodes de synthèses de contrôleurs applicables sur des systèmes sous observabilité et contrôlabilité partielles sans souffrir de l'explosion combinatoire. Ces méthodes se basent sur le formalisme des Réseaux de Petri, et concernent uniquement des classes pour la modélisation de systèmes d'allocation de ressources. Pour ne pas avoir recours à l'exploration des états, ces méthodes identifient les situations de blocages grâce à la résolution d'un problème d'optimisation mixte en nombres entiers. Ces méthodes sont par la suite utilisées pour le routage des trains dans un nœud ferroviaire. Une méthode systématique de modélisation de la circulation des trains dans un nœud ferroviaire est proposée. Le modèle ainsi obtenu est un Réseau de Petri pour la modélisation des systèmes d'allocation de ressources. Pour éviter les collisions et les blocages au seins de ce modèle, une méthode de synthèse reposant sur les apports théoriques de cette thèse est appliquée
Collisions and deadlocks are unwanted situations in many transport applications such as railway systems. Control synthesis methods can assure that a closed-loop system cannot lead to deadlock situations. Methods issued from the historical approach of Ramadge and Wonham allow dealing with this issue but encounter the problem of combinatorial explosion, that prevents its use on large systems. In the case of deadlock avoidance, the majority of approaches are based on the assumption of total controllability and observability. However, this assumption is not verified in all kinds of systems. This thesis proposes control synthesis methods that do not suffer from the combinatorial explosion. These methods are based on the formalism of Petri nets and uniquely concern classes of resource allocation systems. In a way to not resort to state exploration, these methods identify deadlock situations by resolving a mixed integer programming problem. These methods are then used for routing trains in a railway node. A systematic modeling approach of the trains' circulations in a railway node is developed. The model obtained is a Petri net for resources allocation system. To avoid collisions and deadlocks in the model, a control synthesis method, based on the theoretical background developed, is proposed

Ce travail de thèse contribue au projet collaboratif "Train de Fret Autonome'' porté par la SNCF et a pour but d’automatiser la conduite du train de Fret afin de garantir une conduite autonome fiable et sécurisée dans toutes conditions environnementales. Dans ce contexte, nos contributions concernent le développement d’estimateurs permettant de reconstruire avec précision la position et la vitesse longitudinale du train dans des conditions variables d’adhérence roue-rail. La difficulté majeure provient du fait que les capteurs odométriques embarqués fournissent une mesure de la rotation des roues au niveau des essieux mais ne détectent pas directement le phénomène de glissement des roues, ce qui entraîne une grande imprécision au niveau de l’estimation de la vitesse longitudinale du train. Pour faire face à ce problème, il est nécessaire de faire un recalage précis en utilisant la position du train mesurée par des radio-balises installées sur le rail. Néanmoins, cette mesure est discrète avec une période d’échantillonnage variable. L’un des challenges est de considérer les mesures du train qui combinent à la fois des mesures considérées continues et des mesures apériodiquement échantillonnées. Ainsi, la principale contribution théorique de cette thèse est la conception d’un observateur continu-discret pour une classe de systèmes multi-entrées/multi-sorties avec des sorties continues entachées de bruits de mesures et des sorties apériodiquement échantillonnées. Cet observateur est conçu pour répondre au cahier de charge du projet ``Train de Fret Autonome'' afin d’estimer la vitesse du train dans des conditions variables d’adhérence. Les performances de cet observateur sont montrées en simulation et comparées avec d’autres approches d’estimation de la vitesse du train puis ensuite validées expérimentalement via une campagne d’essais réalisée au Centre d’Essai Ferroviaire de Tronville-en-Barrois
This thesis contributes to the collaborative project "Train de Fret Autonome'' led by the SNCF and aims to control autonomous freight trains in order to guarantee reliable and safe autonomous driving in all environmental conditions. In this context, our contributions concern the development of estimators for accurately reconstructing the train position and longitudinal speed under variable wheel-rail adhesion conditions. The major difficulty arises from the fact that on-board odometric sensors provide a measurement of wheel rotation at axle level, but do not directly detect the phenomenon of wheel slippage, resulting in inaccurate estimation of the longitudinal speed of the train. To overcome this problem, it is necessary to make a precise recalibration using the position of the train measured by radio beacons installed on the rail. Nevertheless, this measurement is discrete with a variable sampling period. One of the challenges is to consider train measurements that combine both continuous and aperiodically sampled measurements. Thus, the main theoretical contribution of this thesis is the design of a continuous-discrete observer for a class of multi-input/multi-output systems with continuous noisy outputs and aperiodically sampled outputs. This observer is designed to meet the specifications of the "Autonomous Freight Train" project, in order to estimate train speed under variable adhesion conditions. The performance of this observer is shown in simulation and compared with other approaches to train speed estimation, then validated experimentally via an experimental test program carried out at the Centre d'Essai Ferroviaire of Tronville-en-Barrois

Ce travail de thèse concerne la conception d'un système de supervision appliqué aux véhicules tout électriques autonomes à quatre roues motrices. Deux méthodes de surveillance à base de modèle sont développées en utilisant le modèle non linéaire du véhicule électrique: La première est basée sur La technique de multi observateurs pour détecter et isoler les défauts. La deuxième approche est la génération des relations de redondance analytique non linéaires (espace de parité non linéaire). En plus de la génération des résidus par la méthode de l'espace de parité, des observateurs différentiels à modes glissants sont intégrés pour l'estimation des dérivées successives des entrées et des sorties. Pour réaliser un train de trois véhicules, une commande longitudinale (commande de l'inter-distance) basée sur la mesure de l'écart inter véhiculaire est développée. La commande latérale est basée sur un suivi de trajectoire de référence qu'on impose pour tous les véhicules. Une commande de braquage est alors calculée en fonction de la différence entre la trajectoire mesurée et celle désirée. Enfin, quelques stratégies de reconfiguration sont développées pour le train de véhicules. Le principe de la reconfiguration est le choix de la stratégie à adopter pour le train de véhicules en fonction de type de défaut détecté
This work concerns the design of a supervision system applied to autonomous electric vehicle. Two based model monitoring methods are developed using the nonlinear model of electric vehicle: The first is based on multiple observers to detect and to isolate faults. The second approach is the generation of nonlinear analytical redundancy relations (nonlinear parity space). In addition to the generation of residuals by the method of parity space, differential sliding mode observers are integrated to estimate the successive derivatives of inputs and outputs. To make a train of three vehicles, a longitudinal control (control of the safety space) based on measuring the distance between vehicles is developed. The lateral control is based on a reference path tracking imposed for all vehicles. A steering command is then calculated based on the difference between the measured and the desired trajectory. Finally, some strategies are developed for the reconfiguration of the train of vehicles. The principle of the reconfiguration is the choice of strategy for the train of vehicles according to kind of detected fault

Le problème de la commande de machine asynchrone sans capteur mécanique de vitesse est très étudié dans les domaines de l'automatique et de l'électrotechnique. Ce travail porte sur la faisabilité de ce type de commande sur l'ensemble de la plage de vitesse et pour tout type de machine asynchrone afin d'être utilisée en traction ferroviaire. Une étude poussée de l'observabilité permet de définir une mesure quantitative continue de l'observabilité de la vitesse de la machine, appelée index d'observabilité. La synthèse d'un observateur confirme ainsi la correspondance entre les zones de faible index d'observabilité et celles où l'observation est de mauvaise qualité. L'index d'observabilité défini dans cette thèse permet donc de prédire les performances d'observation d'un système. L'originalité principale des travaux présentés tient dans l'utilisation de cet index d'observabilité dans la commande de la machine asynchrone sans capteur mécanique de vitesse. En tirant profit du degré de liberté qu'offre la variation d'amplitude du flux, nous proposons de garantir un index d'observabilité au-dessus d'un seuil tout en respectant les autres contraintes de la commande. L'observation de la vitesse devient alors précise sur toute la plage de vitesse, et un fonctionnement long est possible en tout point sans perturber le couple réalisé. Des expérimentations sur simulateur numérique viennent confirmer ces résultats, y compris lors de phases de patinage. L'observation des paramètres électriques est également étudiée afin de garantir la précision de l'observation de vitesse. Pour cela, la sensibilité de l'observation de vitesse aux variations de paramètres électriques et l'observabilité de ces paramètres sont étudiées, permettant de définir une nouvelle stratégie d'observation des paramètres électriques. Des essais sur banc de puissance, puis en application réelle sur un train régional, valident les performances de la commande sans capteur de vitesse proposée sur toute la plage de vitesse, et son adéquation aux contraintes d'une application ferroviaire
The problem of speed sensorless control of induction machine is a well-studied problem in the field of automatic control and electrical engineering. This work addresses the problem of the feasibility of induction machine control over the whole speed range and for any type of induction machine, aiming at being used in a railway application. An intensive study of observability has defined a continuous quantitative measurement of the speed observability, named observability index. An observer was developped to confirme the correspondence between low-observability index areas and poor observation quality. The observability index defined in this thesis is thus a way to predict the observation performance of systems. The main originality of the work presented in this thesis is the use of this observability index in the induction machine speed sensorless drive. By taking advantage of the degree of freedom given by the variation of the flux amplitude, we propose to guarantee the observability index value above a given threshold while respecting the other constraints of the control. The speed observation becomes precise over the entire speed range, and a long time operation is possible on any point, without interfering with torque regulation. Experiments on real-time simulator confirm these results, including when slipping and sliding occurs. The electrical parameter observation is also studied to ensure the accuracy of speed observation. For this, the sensitivity of the speed observation to electrical parameter variations and the observability of these parameters are studied, leading to the definition of the electrical parameter observation strategy. The testings on power bench, and in real application on a regional train, validate the performance of the speed sensorless drive proposed on the entire speed range, and its suitability to the constraints of a railway application

Description des différentes étapes de la conception d'un microprocesseur pour le contrôle des automatismes de sécurité, en particulier pour les systèmes de transport. Ce microprocesseur est autotestable, c'est-à-dire capable de détecter ses propres erreurs. La conception du circuit est basée sur les hypothèses de pannes au niveau analytique dans la technologie NMOS. Les blocs fonctionnels «Strongly Fault Secure» et les contrôleurs «Strongly Code Disjoint» sont à la base des circuits «Self-checking», dits autotestables. Le circuit COBRA démontre la faisabilité d'un microprocesseur autotestable. COBRA gère indépendamment 19 signaux différents, date des événements externes, mesure des fréquences, surveille 14 entrées logiques et possède 7 sorties indépendantes. Le programme d'application de COBRA est contenu dans une mémoire morte programmable externe de 16 Koctets adressés par 14 bits multiplexés sur le bus interne de 8 bits. COBRA contient également une liaison série, une mémoire à accès direct de 64 octets et 3 temporisateurs de 14 bits indépendants ainsi qu'une unité arithmétique et logique de 8 bits, COBRA exécute un jeu de 43 instructions

Actuellement, les Véhicules Electriques Hybrides (VEHs) sont considérés comme une partie essentielle du futur de l'industrie automobile. En effet, cette technologie permet de réduire la consommation de carburant et les émissions de gaz à effet de serre et ce, sans réduire les performances. Les VEHs sont composées de deux ou plusieurs sources d'énergie. Ces sources peuvent être organisées selon plusieurs architectures. Dans cette thèse, l’architecture série-parallèle est choisie pour des véhicules types militaires et de collecte d’ordures. Les VEHs étudiés contiennent un double train planétaire. Ce nouveau répartiteur de puissance rend le système très complexe. Par conséquent, dans cette thèse, la modélisation des VEHs étudiés avec un double train planétaire est faite. L’utilisation de la Représentation Macroscopique Energétique (REM), représentation graphique permettant de déduire la structure de commande, est effectuée pour les deux véhicules étudiés. Cette thèse aborde également la problématique de la gestion de l'énergie des systèmes multi-sources pour les VEHs. Leur stratégie de gestion de l'énergie regroupe plusieurs disciplines et soulève différents challenges. Les défis résident principalement dans la gestion de la dépense d'énergie, la détermination de la répartition de l’énergie et l’établissement de méthode d'interface entre les différents systèmes de manière à répondre aux exigences de la propulsion et des autres exigences de la charge. Dans ce travail, une nouvelle organisation de la stratégie de gestion de l’énergie a été effectuée pour les véhicules étudiés (véhicules militaire et de collecte d’ordures) par une décomposition de cette gestion en 3 niveaux bien distincts
Currently, Hybrid Electric Vehicles (HEVs) are considered to be a critical part of the future vehicle industry. This is because they allow for decreased fuel consumption and emissions without a decline in performance. HEVs are composed of two or more power sources and can be arranged in various topologies. In this thesis, a series-parallel architecture is chosen for military and garbage trucks. The studied HEVs contain a Double Planetary Geartrain as a Power Split Device (PSD), which makes the system very intricate and complex. Therefore, in this thesis, modeling of studied HEVs with a PSD is done. Later, through the assistance of Energetic Macroscopic Representation (EMR) it is graphically represented and local control structure for both vehicles are deduced.This dissertation also addresses the problem of managing energy of multiple energy sources for the studied HEVs. The Energy Management Strategy (EMS) in application to HEVs encompasses several different disciplines and challenges. Primarily, the challenges lies in managing the energy expenditure, determining the proportional power splits and establishing methods to interface between the systems so as to meet the demands of the vehicle propulsion and other load requirements. In this work, an attempt has been made to provide a new organization of EMS by decomposition in 3 explicit levels for studied vehicles i.e. military and garbage truck