Recherche et développement de nouvelles approches de commandes d'une machine synchrone autopilotée alimentée en tension

Abstract

La complexité et la faiblesse des méthodes de l'automatique linéaires appliquées aux systèmes non linéaires, nous ont poussé à rechercher et développer de nouvelles approches de commande réalisant le compromis performance/simplicité. Dans de telle situation la commande par backstepping constitue une alternative de choix. Son principale atout, c'est quelle est évolutive, s'associe à d'autres lois de commandes et la stabilité du système est garantie par une fonction de Lyapunov. Cette étude présente des commandes linéaires et non linéaires appliquées à la commande de la vitesse de la machine synchrone alimentée par un onduleur de tension à trois niveaux. Les simulations montrent l'amélioration des performances en comparaison avec des commandes linéaires dans l'espace d'état, et non linéaires par mode de glissement. Cette thèse est composée de quatre parties organisées comme suit: Dans la partie I est exposé la modélisation de la machine synchrone en vue de la commande. Faisant l'objet du chapitre 1, cette partie consiste à présenter le modèle de Park du moteur synchrone autopiloté alimenté en tension à rotor bobiné et à aimants permanents. Il s’agit donc de traiter les différents modèles: non linéaires multivariables, linéarisé et simplifié par l'utilisation de la commande vectorielle et enfin le modèle de l'onduleur à trois niveaux à structure NPC commandé par la stratégie MLI. Les résultats de simulations montrent le fonctionnement en boucle ouverte de l'ensemble moteur synchrone onduleur à trois niveaux. La partie II présente les commandes linéaires dans l'espace d'état appliquées à la MSA. Constituée des chapitres 2, 3, 4, et 5, cette partie nous permet de voir deux méthodes de commandes linéaires ayant fait leurs preuves [12]. L'objectif est de montrer la progression dans l'amélioration des performances tout en assurant le compromis performance/simplicité. Les résultats de la simulation vont nous permettre de faire une étude comparative. Pour reconstituer les grandeurs non mesurables, nous allons synthétiser deux types d'observateurs dans l'espace d'état. La partie III traite les commandes non linéaires par backstepping et par mode de glissement appliquées à la MSAP. Cette partie de la thèse allant du chapitre 6 au chapitre 9, explore et rend accessible un nouveau domaine de recherche, très actif, qui est la commande par backstepping des systèmes non linéaires. Un intérêt particulier est porté à l'analyse et au design par la méthode de Lyapunov. L'avantage de cette méthode de commande, c'est quelle est évolutive, s'associe à d'autres méthodes de commande et assure la stabilité du système. Pour évaluer ses performances nous avons utilisé une autre commande robuste, qui est le mode de glissement non linéaire. Les résultats de simulation visualisent les performances de deux méthodes de commandes. La partie IV relative à l'étude comparative des performances des deux commandes non linéaires appliquées à la MSAP alimentée par un onduleur M.L.I à trois niveaux comporte le dernier chapitre 10. Cette étude comparative est basée sur les testes de robustesse par rapport à la variation des paramètres de la machine, l'effet de l'alimentation et la variation du point de fonctionnement, et par rapport aux variations de consignes et de perturbation. Pour améliorer les performances, nous présentons l'association du backstepping – mode de glissement, et l'introduction d'une action intégrale dans la commande par backstepping. Les résultats de la simulation vont nous permettre de faire la comparaison.