Commande A Structure Variable Appliquee Au Positionnement D Une Charge Mecanique A Forte Variation Parametrique
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COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE APPLIQUEE AU POSITIONNEMENT D'UNE CHARGE MECANIQUE A FORTE VARIATION PARAMETRIQUE
AUJOURD'HUI, LES ACTIONNEURS ELECTRIQUES DOIVENT REALISER DES TACHES DE PLUS EN PLUS PRECISES TOUT EN EVOLUANT DANS DES ENVIRONNEMENTS OU LES VARIATIONS BRUSQUES DE CONFIGURATION MECANIQUE SONT FREQUENTES ET CONSEQUENTES (VARIATION D'INERTIE, DE FROTTEMENT VISQUEUX ET DE COUPLE DE CHARGE). C'EST ALORS A LA PARTIE COMMANDE QUE L'ON CONFIE LE SOIN DE FAIRE FACE AUX VARIATIONS DE L'ENVIRONNEMENT POUR FOURNIR DES SIGNAUX QUI PERMETTRONT A L'ACTIONNEUR DE REPONDRE AUX SPECIFICATIONS DEMANDEES. AUSSI, AVEC L'ARRIVEE DES PROCESSEURS NUMERIQUES, DE NOMBREUSES THEORIES TELLES QUE LA COMMANDE PREDICTIVE, LA COMMANDE OPTIMALE OU ENCORE LA COMMANDE ADAPTATIVE SONT APPARUES DANS LA LITTERATURE. APPLIQUES AUX MOTEURS ELECTRIQUES, CES ALGORITHMES PRESENTENT DES PROPRIETES REMARQUABLES D'INSENSIBILITE VIS A VIS DE L'ENVIRONNEMENT MECANIQUE. CEPENDANT, CES TECHNIQUES INNOVANTES N'ONT PAS REUSSI A PENETRER LE MONDE INDUSTRIEL DU FAIT DE LEUR IMPORTANT VOLUME DE CALCUL QUI NECESSITE L'EMPLOI DE PLATEFORME INFORMATIQUE DU TYPE DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSOR). L'OBJECTIF DE CETTE THESE CONSISTE DONC A APPLIQUER LA THEORIE DE LA COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE (CSV) A UN MOTEUR A COURANT CONTINU ENTRAINANT UNE CHARGE MECANIQUE A FORTE VARIATION PARAMETRIQUE TELLE QU'ON LA RENCONTRE EN COMMANDE NUMERIQUE DE MACHINES-OUTILS OU EN ROBOTIQUE. LE BUT FINAL EST DE DETERMINER UN ALGORITHME QUI SOIT A LA FOIS ROBUSTE ET IMPLANTABLE SUR UNE ARCHITECTURE INFORMATIQUE PEU ONEREUSE DU TYPE MICROCONTROLEUR. DEUX APPROCHES DE CSV, L'UNE CLASSIQUE (CSV PAR COMMUTATION AU NIVEAU DE L'ORGANE DE COMMANDE) ET L'AUTRE PLUS ORIGINALE (CSV PAR MODIFICATION DU RETOUR D'ETAT) SONT TESTEES DANS UN PREMIER TEMPS EN SIMULATION A L'AIDE DE PROFILS DE DEPLACEMENT TYPES. UNE FOIS CETTE PHASE DE TESTS TERMINEE, CES DEUX TECHNIQUES SONT IMPLANTEES SUR UN MICROCONTROLEUR INTEL 80C196KB PUIS VALIDEES EXPERIMENTALEMENT A L'AIDE D'UN BANC D'ESSAIS A CONFIGURATION MECANIQUE VARIABLE MIS AU POINT AVEC LE PARTENAIRE INDUSTRIEL.
Commande à structure variable appliquée à un moteur asynchrone
CETTE ETUDE DEFINIT DES LOIS DE COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE APPLIQUEES A UN MOTEUR ASYNCHRONE. LA COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE (CSV) EST UNE COMMANDE NON LINEAIRE QUI POSSEDE LA PROPRIETE DE ROBUSTESSE. ELLE EST BASEE SUR LA COMMUTATION DES FONCTIONS DE VARIABLES D'ETAT, UTILISEES POUR CREER UNE VARIETE OU HYPERSURFACE DE GLISSEMENT, DONT LE BUT EST DE FORCER LA DYNAMIQUE DU SYSTEME A CORRESPONDRE AVEC CELLE DEFINIE PAR L'EQUATION DE L'HYPERSURFACE. QUAND L'ETAT EST MAINTENU SUR CETTE HYPERSURFACE, LE SYSTEME SE TROUVE EN REGIME GLISSANT ET IL EST INSENSIBLE AUX VARIATIONS DES PARAMETRES DU PROCESSUS, AUX ERREURS DE MODELISATION ET A CERTAINES PERTURBATIONS. L'ETUDE PRESENTEE CONCERNE L'ASSERVISSEMENT DE FLUX, DE COUPLE, DE VITESSE ET DE POSITION D'UN MOTEUR ASYNCHRONE DONT LE MODELE DE COMMANDE EST ISSU DE LA METHODE DE COMMANDE VECTORIELLE PAR CHAMP ORIENTE. LES REPONSES DU SYSTEME AVEC LA CSV SONT COMPAREES A CELLES OBTENUES AVEC UNE COMMANDE DE TYPE PROPORTIONNEL-INTEGRAL CLASSIQUE ET AMELIOREE PAR PREDICTION ET COMMANDE MIXTE BOUCLE OUVERTE BOUCLE FERMEE, CECI POUR DIFFERENTES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT: POUR DIVERSES CONSIGNES DE VITESSE, DE POSITIONS ET DE CHARGE, EN PRESENCE DE PERTURBATIONS PROVOQUEES PAR DES VARIATIONS PARAMETRIQUES TYPIQUES, PAR LES TEMPS MORTS DE L'ONDULEUR ET PAR LES DEFAUTS DES CAPTEURS. TOUS LES ESSAIS SONT EFFECTUES EN SIMULATION NUMERIQUE A L'AIDE DU LOGICIEL POSTMAC EN VUE D'UNE FUTURE REALISATION. POSTMAC EST ELABORE AU LABORATOIRE D'ELECTROTECHNIQUE ET ELECTRONIQUE INDUSTRIELLE DE L'ENSEEIHT
Généralisation du régime glissant et de la commande à structure variable
DE NOMBREUX SYSTEMES DYNAMIQUES (EXEMPLE: ROBOT) PRESENTENT, EN PLUS DES PERTURBATIONS EXTERIEURES, DES NON LINEARITES ET DES PERTURBATIONS PARAMETRIQUES, LE RECOURS A DES COMMANDES ROBUSTES EST DONC SOUHAITABLE. UNE SOLUTION RESIDE DANS LA COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE. EN EFFET, LORSQUE LE REGIME GLISSANT EST ATTEINT, LA DYNAMIQUE DU SYSTEME BOUCLE EST PLONGEE DANS CELLE DU SYSTEME REDUIT ET LIBRE, D'OU L'INDEPENDANCE VIS A VIS DES PERTURBATIONS EXTERIEURES ET PARAMETRIQUES. L'AUTEUR PROPOSE UNE GENERALISATION DE LA SURFACE DE GLISSEMENT PERMETTANT POUR LE SYSTEME A COMMANDER D'UNE PART, LA VALIDATION DU MODELE PRESUME ISSU DE L'IDENTIFICATION ET D'AUTRE PART, LA DETERMINATION DU DEGRE RELATIF: LES DEUX METHODOLOGIES SONT PRESENTEES ET TESTEES EN SIMULATION ET EXPERIMENTATION. L'AUTEUR ETUDIE ENSUITE TROIS TYPES DE COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE APPLIQUEES A UN SYSTEME MONOVARIABLE (AXE DE ROBOT MU PAR UN MOTEUR A COURANT CONTINU OU PAR UN MOTEUR A MUSCLES ARTIFICIELS). UNE STRUCTURE VARIABLE GENERALISEE DITE DYNAMIQUE: LA DISCONTINUITE APPLIQUEE SUR LA DERIVEE LA PLUS ELEVEE PERMET UNE DIMINUTION DU PHENOMENE DE BROUTEMENT; LES PREMIERS RESULTATS D'EXPERIMENTATION DE CETTE LOI DE COMMANDE SONT OBTENUS. UNE STRUCTURE VARIABLE CLASSIQUE (OU STATIQUE): L'AUTEUR PROPOSE UNE NOUVELLE METHODOLOGIE DE CALCUL DE LA COMMANDE EQUIVALENTE EN FONCTION DE L'ENTREE DU MODELE DE REFERENCE ET DU GAIN STATIQUE DU SYSTEME ETUDIE. UNE STRUCTURE VARIABLE ADAPTATIVE AVEC MODELE DE REFERENCE ET UTILISANT SEULEMENT LA DESCRIPTION EXTERNE DU SYSTEME: L'AUTEUR DEGAGE L'ASPECT MULTISURFACE DE GLISSEMENT ET ETABLIT UNE METHODE DE CALCUL DES PARAMETRES DE REGLAGE BASEE SUR LA NOTION DU REGIME GLISSANT. POUR CHAQUE LOI DE COMMANDE, UN TABLEAU DE SYNTHESE DU CORRECTEUR EST PROPOSE ET DES RESULTATS DE SIMULATION ET D'EXPERIMENTATION SONT DONNES. LA ROBUSTESSE DE CES TROIS ALGORITHMES EST COMPAREE EN SIMULATION (PAR RAPPORT A UNE DYNAMIQUE NON MODELISEE) ET EN EXPERIMENTATION (VARIATION DE LA CHARGE MANIPULEE). LE TEMPS DE REPONSE DE CES TROIS ALGORITHMES EST PRATIQUEMENT LE MEME