Cette thèse a pour objectif d'apporter une contribution aux travaux déjà menés dans le cadre de commande en vitesse des machines asynchrones avec ou sans capteur mécanique. il s'agit de développer des loi de commande adaptatives floues robustes basées sur le backstepping afin d'assurer les performances de poursuite, tout en respectant l'analyse de la stabilité globale du système étudié. Après avoir donné, dans le premier chapitre , un aperçu sur les techniques répandues dans le cadre de la commande de la machine asynchrone, nous avons mis l'accent sur la modélisation de cette dernière avant de présenter son modèle dynamique en vue de sa commande. Par la suite, nous avons exposé les deux types des approximateurs flous utilisés dans la mise en œuvre de nos approches. Dans les deuxième et troisième chapitres, nous avons présenté une commande stabilisante par backstepping puis des amélioraionns traitant la robustesse, la consommation énergétique et l'élimination du capteur mécanique. Le dernier chapitre a été consacré à la validation expérimentale sur un banc d'essais des approches développées

Cet ouvrage a pour objectif d'apporter une contribution aux travaux déjà menés dans le cadre de commande en vitesse des machines asynchrones avec ou sans capteur mécanique. Il s'agit de développer des lois de commande adaptatives floues robustes basées sur le backstepping afin d'assurer les performances de poursuite, tout en respectant l'analyse de la stabilité globale du système étudié. Après avoir donné, dans le premier chapitre, un aperçu sur les techniques répandues dans le cadre de la commande de la machine asynchrone, j'ai mis l'accent sur la modélisation de cette dernière avant de présenter son modèle dynamique en vue de sa commande. Par la suite, j'ai exposé les deux types des approximateurs flous utilisés dans la mise en oeuvre de mes approches. Dans les deuxième et troisième chapitres, nous avons présenté une commande stabilisante par backstepping puis des améliorations traitant la robustesse, la consommation énergétique et l'élimination du capteur mécanique. Le dernier chapitre a été consacré à la validation expérimentale sur un banc d'essais des approches développées.

Le travail de recherche effectué dans cette thèse a été principalement consacré aux problèmes d'observation et de commande des moteurs asynchrones sans capteurs mécaniques. Deux contributions principale ont été faites en exploitant judicieusement le concept de grand gain. La première contribution est un observateur du type grand gain qui permet de réaliser une estimation relativement précise des variables d'état mécaniques et magnétiques des moteurs asynchrones à partir des mesures disponibles des courants et tensions statoriques. Le gain d'observation a été judicieusement modifié pour des considérations de faisabilité des calculs lorsque le moteur est amené à fonctionner dans des conditions incompatibles avec sa condition d'observabilité. Cet observateur a été particulièrement utilisé pour concevoir un asservissement des moteurs asynchrones sans capteur mécaniques à partir d'un système de commande avec retour d'état du type grand gain. La seconde contribution est un observateur adaptatif du type grand gain qui permet d'estimer conjointement les variables d'état et un ensemble de combinaisons des paramètres d'un moteur asynchrone à partir des mesures des courants et tentions statoriques et de la vitesse mécanique. Cet observateur adaptatif a été particulièrement combiné avec un système de commande avec retour d'état du type grand gain pour concevoir un système de commande adaptative permettant de préserver les performances requises en asservissement des moteurs asynchrones sans capteurs magnétiques en dépit d'une méconnaissance de leurs paramètres.

Durant ce travail des lois de commande sans capteur mécanique de la machine asynchrone ont été élaborées et validées expérimentalement sur un benchmark industriel. L'étude de l'observabilité montre que la machine asynchrone est inobservable à très basse vitesse lorsque la mesure de la vitesse n'est disponible. D'une part un observateur interconnecté a été conçu pour reconstruire les variables mécaniques (vitesse, couple de charge) et les variables magnétiques (flux). D'autre part un observateur adaptatif interconnecté a été synthétisé pour estimer en plus des variables mécaniques et magnétiques, la résistance statorique. La conception de commandes non linéaires pour la machine asynchrone constitue la contribution majeure de nos travaux en démontrant la stabilité globale de l'ensemble "Commande+Observateur" et avec validation expérimentale sur le benchmark industriel. Plusieurs lois de commande ont été conçues et comparées: type PI avec termes non linéaires, types modes glissants d'ordre un, puis d'ordre supérieur et enfin une loi de type backstepping. Les résultats ont été comparés positivement à ceux d'un variateur industriel sur le benchmark.

L'OBJET DE CE TRAVAIL CONSISTE A METTRE EN UVRE UN ESTIMATEUR DE VITESSE POUR UNE MACHINE ASYNCHRONE ALIMENTEE PAR UN VARIATEUR DE VITESSE INDUSTRIEL. CETTE ESTIMATION PASSE PAR LE CALCUL DU GLISSEMENT EFFECTUE A PARTIR DE MESURES DE COURANTS ET DE TENSIONS. DE PLUS, CE CALCUL FAISANT INTERVENIR LES PARAMETRES DE LA MACHINE ET PARTICULIEREMENT LA RESISTANCE ROTORIQUE, METHODE DE COMPENSATION DES VARIATIONS DE CE PARAMETRE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE EST PROPOSEE. LES RESULTATS DE CETTE ETUDE THEORIQUE SERONT ANALYSES GRACE A UN PROGRAMME DE SIMULATION NUMERIQUE DEVELOPPE POUR CE TRAVAIL. CE LOGICIEL EST BASE SUR UNE NOUVELLE METHODOLOGIE DE PROGRAMMATION, OU L'ON DEVELOPPE LES NOTIONS DE DECOUPAGE DE L'ENSEMBLE A SIMULER EN SOUS-SYSTEMES FONCTIONNELS, UNE GESTION DES TACHES EN PARALLELE ET L'ECRITURE SYSTEMATIQUE DES PROGRAMMES. ENFIN, LA DERNIERE PARTIE DE CE TRAVAIL CORRESPOND A LA REALISATION D'UNE MAQUETTE NUMERIQUE RELIEE AU VARIATEUR DE VITESSE ET REALISANT L'ESTIMATION DE VITESSE A PARTIR DES MESURES DE DEUX COURANTS MOTEUR. LES RESULTATS OBTENUS ONT PERMIS D'ANALYSER LES PERFORMANCES DE CET ESTIMATEUR, EN REGIME PERMANENT ET EN REGIME TRANSITOIRE

Les travaux de recherche développés, dans ce rapport de thèse de Doctorat traitent la commande vectorielle indirecte par orientation du flux statorique d'une machine asynchrone avec ou sans capteur de vitesse. L'approche développée utilise la méthode adaptative avec modèle de référence. Le modèle de référence ainsi que le modèle ajustable, qui sont développés dans un repère lié au stator, sont utilisés pour l'estimation de la vitesse de rotation, de la résistance rotorique et enfin l'estimation mutuelle de la vitesse de rotation et de résistance rotorique d'une machine asynchrone à partir de la connaissance des courants et tensions statoriques. Pour annuler l'erreur statique lors de la régulation de la vitesse et améliorer par la suite les performances des résultats obtenus, le couple résistant, qui peut être considéré comme une perturbation, a été estimé en se basant sur les variables d'état du moteur à commander. Pour cela une procédure d'estimation du couple résistant de la même machine a été développée en se basant sur un observateur de type Luenberger. Les résultats de simulation numérique obtenus dans l'environnement Matlab- Simulink ainsi que les résultats expérimentaux, obtenus sur deux plates formes d'essais de machines asynchrones équipées chacune d'une carte de commande temps réel de type DS1104, valident bien les algorithmes développés.

Ce travail de recherche traite de l'estimation de la vitesse et de la commande de la machine asynchrone sans l'utilisation d'un capteur mécanique de vitesse, particulièrement quand la machine fonctionne à basse vitesse et à l'arrêt. Après une présentation de toutes les méthodes d'estimation de vitesse de la machine asynchrone existant dans la littérature, nous choisissons celle basée sur l'injection d'un signal à haute fréquence dans une machine présentant des saillances. L'origine de ces saillances et les composantes de courant résultant de l'injection du signal à haute fréquence ont été étudiées dans différents référentiels. La partie traitement du signal est abordée. Cette partie détaille les étapes indispensables à l'extraction de la position et de la vitesse de la machine. Nous étudions différents systèmes de filtrage, une analyse par DFT glissante et l'estimation de vitesse à l'aide d'une boucle à verrouillage de phase. Enfin, la faisabilité d'un système de commande vectorielle sans capteur est examinée. Des résultats de simulation et expérimentaux sont présentés tout au long de ces travaux pour valider les études théoriques.