Commande robuste par retour d'état d'une machine asynchrone

Abstract

Dans ce mémoire, la commande par retour d'état à placement de pôles robuste est appliquée sur une machine asynchrone alimentée en tension commandée par orientation du flux rotorique. L'extension de cette technique pour le dimensionnement des observateurs a permis d'augmenter la robustesse de la structure de commande adoptée. Concernant la commande vectorielle de la MAS moyennant un réglage classique, nous avons constater qu'il est indispensable d'introduire un filtre pour la grandeur de consigne afin de réduire le dépassement occasionné lors d'un réglage PI de vitesse. Nous remarquons également que le réglage classique ne contrôle pas d'une manière satisfaisante le régime transitoire de la machine lors des variations de grandes amplitudes (inversion de la consigne, application du couple résistant). De plus, malgré les simplifications introduites dans la commande vectorielle étudiée, cette dernière garde des performances statiques et dynamiques acceptables, et une bonne robustesse aux variations de couple résistant. Néanmoins, elle présente une variation gênante du courant de ligne qui peut entraîner la destruction de la machine. Devant l'insuffisance des performances dynamiques du régulateur PI, nous avons fait appel au régulateur d'état qui se prête bien pour la commande de la machine asynchrone dotée d'une commande vectorielle. On peut affirmer que le réglage d'état permet en générale d'obtenir des résultats satisfaisants simultanément par rapport aux grandeurs de consigne et de parturbation. En effet l'ajustement du comportement dynamique du système est basé sur le choix des pôles imposés en boucle fermée. Ainsi, un choix adéquat des pôles suivant la nature physique et la dynamique désirée du système est indispensable. Le réglage d'état équipé par un limiteur de courant a permis une amélioration notable des performances par rapport au réglage classique. Les résultats montrent une meilleure maîtrise du régime transitoire de la machine asynchrone et un découplage parfait entre le flux rotorique et le couple électromagnétique. Le réglage d'état avec estimateur du courant présente des résultats très satisfaisants, tant en régime permanent qu'en régime transitoire. Il a été constaté: un rejet efficace du couple résistant, une dynamique de poursuite de la consigne satisfaisante, un découplage maintenu. Cependant, l'estimateur utilisé est sensible aux variations des paramètres de la machine. Afin d'augmenter la robustesse de la structure de la commande, il est nécessaire d'introduire un observateur dans la chaîne de régulation. Il est nécessaire de choisir l'emplacement de pôles garantissant le principe de séparation. Dans ce cas, la dynamique de poursuite n'est pas affectée par celle de l'observateur. Dans le but d'augmenter encore la robustesse du régulateur d'état, nous avons synthétiser la commande en utilisant un placement de pôles robuste. Le problème revient à trouver le domaine des coefficients du régulateur d'état, tel que les racines de l'équation caractéristique en boucle fermée soient dans le plan des pôles choisi quelles soit les variations de la résistance rotorique et du moment d'inertie. Nous avons effectué la représentation bidimentionnelle des régions de stabilité dans le plan des gains du contrôleur d'état dont l'ordre dépasse deux. L'inconvénient majeur de l'intersection graphique dans le plan des coefficients est qu'elle détermine uniquement deux paramètres libres du régulateur d'état, alors que les autres paramètres doivent être fixés préalablement.