Commande et stabilité des systèmes commutés : · PDF filesystèmes...
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Ecole Centrale de Lyon - INSA de Lyon – Université Claude Bernard Lyon 1
Laboratoire Ampère Unité Mixte de Recherche du CNRS - UMR 5005
Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie environnementale et Applications
Commande et stabilité des systèmes commutés : applications génie électrique et fluid power
Laboratoire : Ampère, UMR CNRS 5005
Domaine scientifique principal : Automatique
Domaine scientifique secondaire : automatique continu
Mots clés (5 max) : Stabilité, Contrôle-commande, Mécatronique, Fluid power.
Directeurs de thèse
Brun Xavier [email protected]
Smaoui Mohamed [email protected]
Départements concernés -Méthodes pour l’ingénierie des systèmes Groupes concernés -ACM (Automatique, Commande, Mécatronique) Collaboration(s)/partenariat(s) extérieurs A développer et/ou à renforcer avec l'équipe ECS de l'ENSEA, l'équipe Commande de l'IRCCyN et l'équipe Systèmes non linéaires du Gipsa-Lab Contexte Scientifique
L’étude des systèmes commutés forme un pôle de recherche important et en extension en science de
l’automatique. L’étude de la stabilité de ces systèmes a connu un grand intérêt ces dernières années.
Ce sujet s’inscrit dans ce cadre. Nous nous intéressons à l’analyse de la stabilité et au développement
de stratégies de commande des systèmes non linéaires commutés pour des applications sur des
systèmes du génie électrique et/ou du fluid power.
Objectif de la thèse, verrous scientifiques et contribution originale attendue Les systèmes à commutation représentent une classe de systèmes dynamiques hybrides. Ces systèmes
sont formés par des systèmes continus dans le temps en interaction avec une séquence de
commutation. Ce type de système peut être considéré comme un système hybride en considérant un
certain schéma de commutation qui définit sa performance. Ainsi la sélection d’une séquence
adéquate de commutation est une partie très importante dans l’analyse de la stabilité et la stabilisation
du système commuté.
L’étude de la stabilité et de la commande des systèmes à commutations a été abordée par plusieurs
travaux de recherches dans la littérature. La commutation peut être suivant le temps, suivant l’état ou
encore les deux ensemble. De manière informelle, un système à commutation est composé d'une
famille de sous-systèmes dynamiques, linéaires ou non-linéaires, et d'un signal de commutation, qui
orchestre les commutations entre ces sous-systèmes.
L’étude de stabilité des systèmes à commutation a connu un grand intérêt dans la littérature et est une
étape importante pour le contrôle de ces systèmes. Le problème est de trouver des conditions qui
garantissent la stabilité asymptotique du système à commutation, quel que soit le signal commutant.
L’objectif visé est d’étudier ces systèmes particuliers. Le travail consiste dans un premier temps à
effectuer un état de l’art de la théorie sur la stabilité des systèmes non linéaires commutés présentés
dans la littérature scientifique internationale.
Notre étude sera basée sur des concepts de stabilité au sens de Lyapunov. Branicky définit la notion
de fonction de Lyapunov multiple et donne des conditions de stabilité pour un système hybride. Cette
notion a été reprise par divers auteurs pour définir un ensemble de conditions LMI qui sont
suffisantes pour garantir la stabilité de ces systèmes. La difficulté d’adapter les approches de
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Lyapunov à la stabilité des systèmes hybrides est toujours un sujet de recherche. Nous souhaitons
proposer des algorithmes de commande pour ces systèmes et des procédures de construction d’une
fonction de Lyapunov pour prouver la stabilité en boucle fermée.
Une deuxième partie de notre étude concerne la mise en application des techniques proposées. Nous
proposons d’appliquer notre étude dans le domaine génie électrique et fluid power sur différentes
classes de systèmes
En électronique de puissance, plusieurs dispositifs présents au laboratoire utilisent généralement des
composants capables d’opérer sur des laps de temps très courts un grand nombre de commutations.
Ces commutations modifient la topologie des circuits et par conséquent leurs dynamiques. Nous
pouvons donc considérer ces circuits comme une classe particulière de systèmes hybrides et nous
souhaitons étudier la commande de ces circuits via une approche non linéaire.
Dans le domaine du fluid power des résultats récents au laboratoire Ampère ont montré l'intérêt de
commuter entre deux stratégies de commande pour résoudre le problème de stick-slip. Dés résultats
partiels de stabilité ont été obtenues, l'objectif ici est de démontrer la stabilité globale de l’ensemble
stratégie de commutation et système en boucle fermée.
Un axe de recherche émergeant au laboratoire Ampère concerne la conception et la commande de
systèmes multisources. Ces travaux de thèse pourront étudier les problèmes de stabilité observés
lors de la commutation entre deux modes d'actionnement et développer des stratégies de commande
sur des problèmes d'asservissements Un banc biénergie (électrique et pneumatique) sera mis à
disposition dans le cadre de cette thèse pour valider expérimentalement la démarche. Profil du candidat recherché (prérequis) : Automatique et Systèmes Compétences développées au cours de la thèse et perspective professionnelle (5 lignes max)
Analyse de stabilité et commande de systèmes commutés avec des applications sur des systèmes physiques relevant du domaine du génie électrique et du fluid Power. Compétence transversales sur des systèmes biénergies avec des compétences fortes en Automatique.
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Demande de cofinancement Labex IDEX : Non
