Modélisation et Commande des Systèmes Physiques - ResearchGate

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Sommaire 3 COMMANDE MONOCOUP .......................................................................................................... 55 3.1 Principe de la méthode .................................................................................................. 55 3.2 Application : convertisseur à trois cellules de commutation débitant sur une charge RL ... 56 3.2.1 Modèle simplifié et domaine de validité .................................................................................. 58 3.2.1.1 Domaine de validité ...................................................................................................... 59 3.2.1.2 Utilisation du modèle simplifié ...................................................................................... 63 3.2.2 Stratégie de commande .......................................................................................................... 64 3.2.2.1 Choix des tensions de référence ..................................................................................... 65 3.2.2.2 Stratégie de choix ......................................................................................................... 71 3.2.3 Etude comparative en simulation avec une méthode de commande classique ............................. 72 3.2.4 Validation expérimentale ....................................................................................................... 77 3.2.4.1 Description du banc expérimental .................................................................................. 77 3.2.4.2 Résultats expérimentaux et interprétations ...................................................................... 79 3.3 Synthèse d’un observateur adaptatif basé sur la commande monocoup ............................. 85 3.3.1 Principe d’observation ........................................................................................................... 85 3.3.2 Observation des convertisseurs multicellulaires ....................................................................... 86 3.3.3 Conception de l’observateur adaptatif ..................................................................................... 88 3.3.3.1 Rappel sur l’observateur adaptatif [HAM90] [GHA10] ................................................... 88 3.3.3.2 Observateur adaptatif pour le convertisseur multicellulaire ............................................. 89 a) Conception de l’observateur .............................................................................................. 94 b) Analyse de convergence de l’observateur pour chacune des configurations ........................... 97 c) Observateur à temps discret ..............................................................................................101 d) Résultats de simulation .....................................................................................................103 e) Validation expérimentale ..................................................................................................105 3.4 Application : convertisseur à trois cellules de commutation alimentant une MCC ........... 110 3.4.1 Validation expérimentale ......................................................................................................113 3.4.1.1 Description du banc expérimental .................................................................................113 3.4.1.2 Résultats expérimentaux et interprétations .....................................................................115 4 COMMANDE A BASE D’INVERSION DE MODELE ........................................................................ 119 4.1 Principe de la commande ............................................................................................. 120 4.2 Application : convertisseur à trois cellules de commutations débitant sur une charge RL 121 4.2.1 Stratégie de commande .........................................................................................................121 4.2.2 Profils des commutations ......................................................................................................123 4.2.3 Normalisation des rapports cycliques .....................................................................................126 4.2.4 Résultats de simulation .........................................................................................................131 4.3 Validation expérimentale ............................................................................................. 132 4.3.1 Présentation du banc expérimental .........................................................................................133 4.3.2 Résultats expérimentaux et interprétations .............................................................................133 5 CONCLUSION ....................................................................................................................... 135 BILAN ET PERSPECTIVES ......................................................................................................... 139 BIBLIOGRAPHIE ......................................................................................................................... 145 ANNEXE A : MODELISATION EXPLICITE PAR MODE DE CONFIGURATION.................... 159 ANNEXE B : DEGRES DE LIBERTE DANS LE PLAN DES TENSIONS .................................... 163 ANNEXE C : RESULTATS DE SIMULATION CM ..................................................................... 167 Mohamed TRABELSI / Thèse en commande des systèmes / 2009 / Institut national des sciences appliquées de Lyon ii
Table des figures Table des figures Fig. 1 Système électromécanique à commutation ............................................................ 11 Fig. 2 Système électropneumatique à commutation ......................................................... 12 Fig. 3 Convertisseur électronique à commutation ............................................................ 12 Fig. 4 Convertisseur à deux cellules de commutation ...................................................... 15 Fig. 5 Affectation des nœuds V i et orientation des mailles ............................................... 16 Fig. 6 Graphe d’interconnexion de ports ......................................................................... 16 Fig. 7 Graphes primal et dual du convertisseur à 2 cellules de commutation .................... 20 Fig. 8 Bond Graph générique .......................................................................................... 23 Fig. 9 Représentation Bond Graph pour la configuration de référence choisie .................. 30 Fig. 10 Représentation Bond Graph de la nouvelle configuration..................................... 34 Fig. 11 Vue d’ensemble d’une représentation Bond Graph .............................................. 36 Fig. 12 Convertisseur à 3 cellules de commutation débitant sur une charge RL ................ 42 Fig. 13 Représentation Bond Graph du convertisseur à trois cellules de commutation ...... 42 Fig. 14 Convertisseur à 3 cellules de commutation alimentant une MCC ......................... 44 Fig. 15 Représentation Bond Graph d’une MCC ............................................................. 45 Fig. 16 Bond Graph du convertisseur à trois cellules alimentant une MCC ...................... 46 Fig. 17 Synoptique d’une commande classique ............................................................... 52 Fig. 18 Schéma de principe d’une commande prédictive à base de modèle [BOU96] ........ 55 Fig. 19 Schéma de principe de la commande monocoup .................................................. 56 Fig. 20 Evolution des tensions avec le modèle simplifié et le modèle discret ................... 59 Fig. 21 Erreur sur E 1 (V) en fonction de I(A) ................................................................... 60 Fig. 22 Erreur sur E 2 (V) en fonction de I(A) ................................................................... 60 Fig. 23 Erreur sur I(A) en fonction de I(A) ..................................................................... 61 Fig. 24 Exemple des directions possibles à un point de mesure donné ............................. 63 Fig. 25 Projection des 8 vecteurs d’évolution possibles sur le plan (E 1 , E 2 ), I=1A ............ 64 Fig. 26 Enchaînement des actions dans l’algorithme de commande monocoup ................. 65 Fig. 27 Iso accroissement du courant de charge ............................................................... 67 Fig. 28 Evolution des tensions ........................................................................................ 68 Fig. 29 Délimitation du plan des tensions ....................................................................... 68 Fig. 30 Degrés de liberté pour les tensions de référence .................................................. 70 Fig. 31 Volume d’évolution des variables d’état autour d’un point de mesure .................. 72 Fig. 32 Synoptique de la commande avec MLI appliquée au convertisseur ...................... 73 Mohamed TRABELSI / Thèse en commande des systèmes / 2009 / Institut national des sciences appliquées de Lyon iii
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