| Titre : | Commande en position et en vitesse par mode de glissement d'un moteur synchrone triphasé à aimants permanents avec minimisation du chattring |
| Auteurs : | Fateh Benchabane, Auteur ; A BENAKCHA H, Directeur de thèse ; A BENAKCHA H |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2005 |
| Format : | 80.P / Ill / 30/20 cm |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Résumé : |
Aujourd’hui, les moteurs synchrones à aimants permanents (MSAP) sont recommandés dans le monde industriel. Ceci est dû au fait qu’ils sont simples, fiables et moins encombrants que les moteurs à courant continu. Ainsi, leur construction est plus simple puisque ils n’ont pas de commutateurs mécaniques. Par conséquent, ceci augmente leur durée de vie et évite un entretien permanent. Ils peuvent être utilisés dans un environnement explosif car aucune étincelle n’est produite. Ils peuvent aussi fournir des puissances importantes par rapport à leur masse contrairement aux machines à courant continu qui demandent plus de sources d’alimentation et ont une puissance massique plus faible [ZIA 02].
Grâce aux qualités techniques précédentes, on s’est intéressé beaucoup au MSAP en robotique, système de traction, technologie spatiale et dans des applications domestiques [ROB 95]. L'absence de découplage naturel entre l’inducteur et l’induit rend la commande du MSAP plus difficile, en dépit de sa simplicité structurelle. Le MSAP peut être décrit par trois équations différentielles non linéaires, avec les grandeurs électriques (courants et flux) et une grandeur mécanique (vitesse du rotor). Les entrées physiques du système sont les tentions statoriques. Ce modèle dépend des résistances statoriques qui varient considérablement avec la température de la machine. La commande vectorielle permet au MSAP d'avoir une dynamique proche de celle de la machine à courant continu, autrement dit, une dynamique asymptotiquement linéaire et découplée. Cependant, cette structure de commande nécessite que les paramètres de la machine soient précis. Ceci exige une bonne identification des paramètres. En conséquence, le recours à des algorithmes de commande robuste, pour maintenir un niveau de découplage et de performance acceptable, est nécessaire. La commande à structure variable (CSV) qui, par sa nature est une commande non linéaire, possède cette robustesse. Le réglage par mode de glissement est fondamentalement une méthode qui force la réponse à glisser le long d'une trajectoire prédéfinie. Cependant, cette technique de commande a un inconvénient de commutation aux hautes fréquences (chattring) [BEN 98]. La commande sans capteurs de vitesse et de position est devenue un axe de recherche et de développement intensif. Les chercheurs veulent éviter les problèmes rencontrés dans les systèmes de régulation, causés par les imperfections inhérentes aux capteurs de mouvement de rotation utilisés. L'incorporation de ces derniers dans les systèmes peut augmenter leur complexité et leur encombrement. Elle peut aussi dégrader les performances de la régulation. Pour ces raisons, la suppression des ces capteurs est indispensable. Dans ce mémoire, notre travail s'articule principalement autour de six chapitres: Le premier chapitre concerne, dans une première partie la modélisation dynamique de la machine synchrone à aimants permanents dans les hypothèses classiques de linéarité. La deuxième partie est consacrée à l'étude de l'onduleur de tension et de sa commande MLI. Le second chapitre présente la commande vectorielle de la MSAP pour l'asservissement de vitesse ou de position. La vitesse est réglée par un régulateur (IP) et la position par un régulateur à action proportionnelle (P). Le troisième chapitre est une étude détaillée de la commande à structure variable qui, par sa nature, est une commande non linéaire. On y présente les principes théoriques de cette commande et la conception des ces régulateurs. Le quatrième chapitre traite de l'application de la CSV au MSAP pour l'asservissement de vitesse ou de position, avec minimisation du phénomène de chattring. On a utilisé la stratégie à 3 surfaces, l'une pour la vitesse ou la position et l'autre pour les courants. Le cinquième chapitre montre l'efficacité et la robustesse de la CSV. Une étude comparative entre cette dernière et la commande PI est accomplie à travers des simulations numériques appliquées à la machine. L'intégration d'un filtre de Kalman étendu, pour atteindre un réglage total, constitue l'objet du sixième chapitre. Ce dernier permet d'estimer la vitesse et la position, afin de les introduire dans la commande vectorielle et la commande par mode de glissement pour l'asservissement de vitesse ou de position. Enfin on conclut sur une perspective basée sur les résultats obtenus. |
| Sommaire : |
Remerciements..I
Dédicace.. II Sommaire...III Notations et symboles.IV Introduction ..1 Chapitre I: Modélisation du moteur synchrone à aimants permanents I.1 Introduction...3 I.2 Structure des machines synchrones triphasées 3 I.2.1 Le stator3 I.2.2 Le rotor4 I.3 Modélisation de la machine synchrone à aimants permanents 6 I.3.1 Mise en équation de la MSAP 6 I.3.2 Application de la transformation de Park.7 I.3.2.1 Modèle de la machine synchrone à aimants permanents dans le repère lié au rotor..………8 I.3.2.2 Représentation d’état..9 I.4 Modélisation de l’onduleur de tension..10 I.5 Commande de l’onduleur de tension à MLI naturelle (sinus-triangle)..12 Conclusion..14 Chapitre II: Commande vectorielle de la MSAP pour l'asservissement en vitesse ou en position II.1 Introduction..15 II.2 Commande vectorielle de la MSAP pour l’asservissement de la vitesse ou de la position…….…15 II .2.1 Principe..15 II .2.2 Description du système global16 II .2.3 Découplage17 II .2.4 Détermination des régulateurs de courants…19 II .2.5 Détermination du régulateur de vitesse 21 II .2.6 Détermination du régulateur de position.22 II.3 Résultats de simulation…23 II.3.1 Commande en vitesse….23 II.3.2 Commande en position ..25 Conclusion.…26 Chapitre III: Commande à structure variable III.1 Introduction.27 III.2 Principe de la commande par mode de glissement.28 III.2.1 Bases mathématiques de la commande à structure variable…28 III.2.2 Exemple de synthèse d’une commande à structure variable29 III.2.3 Démonstration du mode de glissement….32 III.2.4 Conditions d'existence du mode de glissement….33 III.2.5 La commande équivalente.34 III.2.6 La commande discontinue de base.36 III.2.6.1 Commande sign….36 III.2.6.2 Commande avec un seul seuil….37 III.2.6.3 Commande adoucie…37 III.2.6.4 Commande intégrale…38 Conclusion.39 Chapitre IV: Commande par mode glissant de la MSAP pour l’asservissement en vitesse ou en position IV.1 Introduction .…40 IV.2 Application de la CSV à la machine synchrone à aimants permanents…40 IV.2.1 L’asservissement de la vitesse…40 IV.2.2 L’asservissement de la position…43 IV.3 Résultats de simulation …44 IV.3.1 Elimination du phénomène de chattring….44 IV.3.1.1 L'asservissement de vitesse……45 a. Commande de type relais….45 b. Commande adoucie……46 c. Commande intégrale.46 IV.3.2 Résultats de simulation pour l'asservissement de la vitesse.48 IV.3.3 Résultats de simulation pour l'asservissement de la position.50 Conclusion .51 Chapitre V:Etude comparative entre la CSV et la commande PI pour l’asservissement en vitesse ou en position du MSAP V.1 Introduction….53 V.2 Etude comparative de la CSV et la commande PI pour l’asservissement en vitesse du MSAP….53 V.2.1 Réponse pour une variation de la vitesse de référence53 V.2.2 Réponse pour une variation de la charge….54 V.2.3 Réponse pour une variation du moment d'inertie de la machine….56 V.3 Etude comparative entre la CSV et la commande PI pour l’asservissement en position du MSAP V.3.1 Réponse pour une variation de la position de référence…57 V.3.2 Réponse pour une variation de la charge.58 V.3.3 Réponse pour une variation du moment d'inertie de la machine.59 Conclusion.60 Chapitre VI: Commande sans capteurs mécaniques de vitesse et de position VI.1 Introduction….61 VI.2 Filtre de Kalman étendu.61 VI.2.1 Principe.61 VI.2.2 Algorithme…62 VI.3 Application du filtre de Kalman étendu à la MSAP…63 VI.3.1 Détermination des matrice F et H….64 VI.3.2 Choix des matrices de covariance Q et R .66 VI.4 Simulation d'une commande vectorielle sans capteur mécanique de vitesse et de position……. 67 VI.4.1 Présentation du système simulé67 VI.4.2 Résultats de simulation67 a.Asservissement de vitesse…67 b.Asservissement de position…68 VI.5 Simulation d'une commande par mode glissant sans capteur mécanique de vitesse et de position VI.5.1 Présentation du système simulé70 VI.5.2 Résultats de simulation.71 a.Asservissement de vitesse.71 b.Asservissement de position…72 Conclusion73 Conclusion générale….74 Résumé.76 Annexe..77 Bibliographie….78 |
Disponibilité (2)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0054 | Mémoire de magistere | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses | |
| TH/0054 | Mémoire de magistere | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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