Commande Robuste Des Machines Asynchrones
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Commande robuste des machines asynchrones
Porte sur la commande robuste aux incertitudes paramétriques, des moteurs asynchrones. Notre première approche consiste à réaliser une commande vectorielle par orientation du flux rotorique utilisant des termes de compensations afin de découpler et linéariser les transferts tensions/courants. La pulsation statorique est, quant à elle, calculée par autopilotage à l'aide de la pulsation mécanique et de la pulsation de glissement déduit des équations du moteur asynchrone. La robustesse des boucles de régulations de courants est assurée par des correcteurs HÆ mono-entrée mono-sortie utilisant une méthode simple et efficace de conception. La commande a été améliorée par l'utilisation d'un observateur de Kalman réduit à état retardé, étendu à deux paramètres de la machine. Notre seconde approche réalise la suppression des termes de compensations et de l'autopilotage. Après une analyse modale mettant en évidence les couplages, nous avons réalisé la synthèse d'un correcteur dynamique multi-entrées multi-sorties, de façon à réguler les flux et le couple. La robustesse est assurée par placement de structure propre lors de la synthèse du correcteur modale (découplage, minimisation des variations). Enfin, chaque méthode mise au point a été validée sur un banc d'essai composé d'un moteur 5.5Kw et d'un onduleur 10Kw.
Conception et réalisation d'une commande robuste de machine asynchrone
LA TRACTION ELECTRIQUE AUTOMOBILE ET PLUS GENERALEMENT LES COMMANDES EN COUPLE NECESSITENT UN CONTROLE PERFORMANT AVEC DES IMPERATIFS DE COUT CONTRAIGNANTS. JUSQU'A PRESENT, LES MACHINES A COURANT CONTINU ETAIENT MAJORITAIREMENT UTILISEES. ELLES ASSOCIENT A UNE DYNAMIQUE ELEVEE, DES FACILITES DE COMMANDE LIEES AU DECOUPLAGE DU FLUX ET DU COUPLE. DEPUIS QUELQUES ANNEES, L'UTILISATION DES MACHINES ASYNCHRONES ASSOCIEES A UNE COMMANDE VECTORIELLE PERMET DE REMPLIR LES MEMES OBJECTIFS A MOINDRE COUT. MAIS ELLES PRESENTENT UNE NETTE DEGRADATION DE LEURS PERFORMANCES LORSQUE LEURS PARAMETRES VARIENT AVEC LA TEMPERATURE OU L'ETAT MAGNETIQUE ET EN PRESENCE DE BRUITS DUS A L'ONDULEUR ET AUX MESURES. IL CONVIENT DONC DE CONCEVOIR DES COMMANDES PERFORMANTES MOINS SENSIBLES A CES VARIATIONS PARAMETRIQUES ET A CES PERTURBATIONS. AINSI, NOUS AVONS ENTREPRIS LA CONCEPTION ET LA REALISATION D'UNE COMMANDE VECTORIELLE EN TENSION DONT LES ENTREES ONT ETE DECOUPLEES PAR DES TERMES DE COMPENSATION. LA REGULATION DU FLUX ET DU COUPLE EST REALISEE A DEUX NIVEAUX DIFFERENTS : UNE BOUCLE INTERNE DE REGULATION DES COURANTS STATORIQUES ET UNE BOUCLE EXTERNE DE REGULATION DU COUPLE ET DU FLUX. LES CORRECTEURS DE COURANT SONT OBTENUS PAR UNE SYNTHESE ROBUSTE H# RECHERCHANT UN COMPROMIS A PRIORI ENTRE LES PERFORMANCES ET LA STABILITE EN FONCTION DES BRUITS PRESENTS SUR LE SYSTEME ET DES VARIATIONS DES PARAMETRES. LA REGULATION DU FLUX ET DU COUPLE FAIT APPEL A UN FILTRE DE KALMAN DONNANT UNE ESTIMATION EN LIGNE DES FLUX ET DE LA CONSTANTE DE TEMPS ROTORIQUES. LORS DE LA CONCEPTION DE CES COMMANDES, NOUS NOUS SOMMES ATTACHES A DEVELOPPER DES METHODOLOGIES ET A VALIDER NOS RESULTATS PAR DES SIMULATIONS ET PAR UNE IMPLANTATION SUR UN BANC MOTEUR.
CONTRIBUTION A LA COMMANDE ROBUSTE DES MACHINES ASYNCHRONES
LE TRAVAIL PRESENTE DANS CETTE THESE EST CONSACRE A LA COMMANDE ROBUSTE DES MACHINES ASYNCHRONES ALIMENTEES PAR UN ONDULEUR MLI DE TENSION. LES BASES THEORIQUES DE LA COMMANDE ROBUSTE SONT INTRODUITES DANS LA PREMIERE PARTIE. LES INCERTITUDES NON STRUCTUREES ET STRUCTUREES, LE FORMALISME H-INFINI, LES TESTS DE ROBUSTESSE EN STABILITE/PERFORMANCE SONT ETUDIES. NOUS METTONS EN RELIEF L'ANALYSE DE ROBUSTESSE DE LA COMMANDE VECTORIELLE CLASSIQUE PAR LA VALEUR SINGULIERE STRUCTUREE. LES OUTILS NECESSAIRES POUR L'ANALYSE ET LA COMMANDE DES SYSTEMES HYBRIDES ECHANTILLONNES SONT EGALEMENT PRESENTES. LA SECONDE PARTIE TRAITE PLUS PARTICULIEREMENT DE LA SYNTHESE DE LOIS DE COMMANDE ROBUSTES DEDIEES A UN VARIATEUR DE VITESSE INDUSTRIEL. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS AVEC LA COMMANDE NON LINEAIRE UTILISANT LA LINEARISATION ENTREE-SORTIE, SONT DISCUTES EN TERMES DE ROBUSTESSE. UNE ANALYSE DE CONDITIONNEMENT DES EQUATIONS DE PARK LINEARISEES MONTRE L'INTERET D'UTILISER UN MODELE EN GRANDEURS RELATIVES. L'ORIENTATION INITIALE DU REFERENTIEL TOURNANT SUR LE VECTEUR COURANT STATORIQUE PROCURE ALORS UN CADRE DE TRAVAIL ROBUSTE LORSQUE LE MODELE DE PARK SINGULIEREMENT PERTURBE EST RETENU. DES CORRECTEURS ROBUSTES DE TYPE PI NON LINEAIRE SONT PROPOSES POUR LA COMMANDE DU COUPLE ET LA REGULATION DE FLUX. LES RESULTATS DE SIMULATION ASSOCIES SONT DISCUTES. LA FORMULATION DU PROBLEME DE COMMANDE ROBUSTE DU COURANT STATORIQUE EST EGALEMENT CONSIDEREE. ENFIN, LES MATRICES DE PONDERATION ATTACHEES AUX VARIATIONS PARAMETRIQUES DES MODES RAPIDES ET LES INCERTITUDES DE L'ONDULEUR A TROIS ETATS SONT QUANTIFIEES AFIN DE DEFINIR LE SYSTEME HYBRIDE EQUIVALENT