L'OBJECTIF DU TRAVAIL DE RECHERCHE EST L'APPLICATION DES TECHNIQUES DE L'IDENTIFICATION DES SYSTEMES CONTINUS NON LINEAIRES A L'ESTIMATION DES PARAMETRES ELECTRIQUES DU MODELE DYNAMIQUE DE LA MACHINE ASYNCHRONE. CE TRAVAIL EST UNE PREMIERE ETAPE DANS LA DEFINITION D'UN SYSTEME DE DIAGNOSTIC DE LA MACHINE ASYNCHRONE. CE MEMOIRE EST DIVISE EN SIX CHAPITRES. LE PREMIER CHAPITRE PRESENTE LA MODELISATION GENERALE DE LA MACHINE ASYNCHRONE TRIPHASEE EN REGIME DYNAMIQUE. DEVANT LA COMPLEXITE DU MODELE, UNE APPROCHE CLASSIQUE CONSISTE A TRANSPOSER LES EQUATIONS DANS LE REFERENTIEL DE PARK. LE CHAPITRE DEUX A POUR VOCATION DE PRESENTER ET RESUMER LES DIFFERENTES APPROCHES DE MAINTENANCE PREDICTIVE BASEES SUR UN MODELE PARAMETRIQUE DU SYSTEME EN METTANT L'ACCENT SUR L'IDENTIFICATION PARAMETRIQUE, TECHNIQUE UTILISEE DANS CE MEMOIRE. LE CHAPITRE TROIS CONCERNE LA COMPARAISON DES MODELES DE SECOND ORDRE DANS LE REFERENTIEL DE PARK. LES PROBLEMES DE BILINEARITES ET DE DERIVEES DES COURANTS SONT RESOLUS GRACE AUX MOMENTS PARTIELS REINITIALISES. IL APPARAIT ALORS NECESSAIRE DE DEVELOPPER DES MODELES PRECIS DE LA MACHINE, POUR LESQUELS L'ESTIMATEUR DEVRA RECONSTRUIRE LES COURANTS ROTORIQUES ET IDENTIFIER LES PARAMETRES. LE CHAPITRE QUATRE PRESENTE DEUX METHODES IDENTIFIANT LES PARAMETRES ELECTRIQUES TOUT EN RECONSTRUISANT LES COURANTS ROTORIQUE : LE FILTRE DE KALMAN ETENDU ET LA METHODE DE LEVENBERG MARQUARDT. DANS LE CHAPITRE CINQ, LES METHODES D'IDENTIFICATIONS PRESENTEES AU CHAPITRE QUATRE SONT APPLIQUEES A DES SIGNAUX REELS DANS LE REFERENTIEL DE PARK LIE AU ROTOR. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT UNE ERREUR DE MODELISATION IMPORTANTE SUR CES MODELES DIPHASES. CETTE CONSTATATION A MOTIVE LA RECHERCHE DE MODELES FINS DE LA MACHINE, MIEUX ADAPTES AU SUIVI DE L'ENSEMBLE DES PARAMETRES ELECTRIQUES. C'EST L'OBJET DU CHAPITRE SIX OU L'ON PRESENTE DIFFERENTES MODELISATIONS TRIPHASEES DE LA MACHINE SUIVI D'UNE DISCUSSION SUR LA QUALITE DE CES MODELES POUR LE DIAGNOSTIC.

LE BUT DE CE TRAVAIL EST DE PROPOSER LA MISE AU POINT D'UN SYSTEME DE SURVEILLANCE DES PARAMETRES ELECTRIQUES DE LA MACHINE ASYNCHRONE A L'AIDE D'UN PROCESSEUR DE TRAITEMENT DU SIGNAL DANS L'OBJECTIF D'AMELIORER LES PERFORMANCES DE LA COMMANDE VECTORIELLE INDIRECTE. LA PREMIERE PARTIE RAPPELLE LES PRINCIPES DE CE TYPE DE COMMANDE ET PRESENTE UN MODELE EN VUE DE L'IDENTIFICATION. LA CLEF DU SYSTEME DE SURVEILLANCE EST UN SYSTEME D'ACQUISITION DONT LA MISE AU POINT ORIGINALE EST COMPLETEMENT DEVELOPPEE. LA TROISIEME PARTIE EST CONSACREE A LA PRESENTATION DES ALGORITHMES D'IDENTIFICATION EN REGIME PERMANENT ET DES RESULTATS POUR LA MACHINE ALIMENTEE PAR LE RESEAU OU PAR CONVERTISSEUR STATIQUE. LA DERNIERE PARTIE EST CONSACREE A L'IDENTIFICATION EN TEMPS REEL AVEC UNE VALIDATION DES RESULTATS OBTENUS PAR DES METHODES TRADITIONNELLES

Les algorithmes génétiques, la logique floue et les réseaux de neurones sont de plus en plus utilisés dans des domaines d'application très variés. Nous nous proposons de les étudier dans le cadre de l'identification et de la commande de la machine asynchrone. Plus particulièrement, nous utilisons les algorithmes génétiques afin d'identifier les paramètres du modèle dynamique de la machine. Des régulateurs, à base de logique floue et de réseaux de neurones, sont implantés au sein d'une commande vectorielle par orientation du flux rotorique. Est également abordée l'influence de la variation des paramètres sur le fonctionnement du système. Les défauts de structure de la machine asynchrone sont considérés dans le cas des ruptures de barres. Le diagnostic de ces défauts ainsi que leur influence sur le comportement de la régulation sont étudiés. Enfin, une amélioration de la commande vectorielle sans capteur mécanique est présentée ouvrant une voie vers les techniques intelligentes de commande. Ces dernières sont maintenant possibles compte tenu de la puissance sans cesse grandissante des processeurs. Un logiciel de simulation, développé dans le cadre de la thèse, a permis de mener une bonne partie des études présentées. Une attention particulière a été accordée à la partie expérimentale, seul garant de la faisabilité et de la validation de l'étude.

Ce livre traite de la modélisation, la commande vectorielle et l'identification paramétrique de la machine asynchrone (à induction) triphasée. Une commande vectorielle de la machine asynchrone devient performante du moment où les paramètres du modèle mathématique sont connus. La modélisation doit prendre en compte les phénomènes de saturation magnétique et pelliculaires (ou de peau), et une validation des modèles doit se faire par superposition avec des essais réels. Avec les modèles conçus, nous procédons à l'étude de la commande vectorielle à flux rotorique orienté. Une analyse concernant la sensibilité des performances de commande face à la connaissance paramétrique de la machine étant le but principal. Des techniques de commande adaptative ont été abordées, tout en évitant l'identification en temps réel. Enfin, des méthodes d'identification paramétriques, déterministes et statistiques (maximum de vraisemblance) non linéaires, sont abordées. La validation des algorithmes conçus dans l'environnement MatLab / Simulink se fait par l'identification basée sur essais réels.

LES COMMANDES D'AXE EN POSITION METTANT EN JEU DES ACTIONNEURS ASYNCHRONES SONT DES SOLUTIONS EXPERIMENTALES DE PLUS EN PLUS USITES. LA MACHINE ASYNCHRONE ASSOCIEE OU NON A UN CAPTEUR DE POSITION PEUT ETRE PILOTEE DE PLUSIEURS FACONS. LE CONTROLE VECTORIEL EST UNE DES METHODES QUI PERMET UN CONTROLE EN REGIME DYNAMIQUE ET LA MAITRISE DES REGIMES TRANSITOIRES. CE TRAVAIL REPREND L'ETUDE D'UNE COMMANDE VECTORIELLE MAIS AVEC UN ACTIONNEUR DE PUISSANCE REDUITE ET UN OUTIL DE COMMANDE SUFFISAMMENT PUISSANT POUR PALLIER A TOUS NOS PROBLEMES. UNE ETUDE DES DIFFERENTS LOIS DE COMMANDES EST AINSI REALISEE DANS LE BUT D'EN DEGAGER QUELQUES-UNES DES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES. CETTE ANALYSE TERMINEE, AUX VUES DU MATERIEL EN PRESENCE, ACTIONNEUR ASYNCHRONE, CAPTEUR DE POSITION ET CARTE DE COMMANDE A BASE DE PROCESSEURS DE SIGNAUX, UNE COMMANDE VECTORIELLE INDIRECTE PAR LA METHODE DU FLUX ORIENTE EST RETENUE COMME SUPPORT DE CETTE ETUDE. L'IMPLANTATION D'UNE TELLE COMMANDE EST TRIBUTAIRE DE LA CONNAISSANCE D'UN CERTAIN NOMBRE DE PARAMETRES AINSI QUE DE LEURS POSSIBLES EVOLUTIONS. UNE APPROCHE ORIGINALE D'UNE IDENTIFICATION PARAMETRIQUE EST PRESENTEE. OUTRE UNE IDENTIFICATION DES PARAMETRES ELECTRIQUES, LA DETERMINATION DES PARAMETRES MECANIQUES DE L'ACTIONNEUR AINSI QUE DU BANC COMPLET A ETE REALISEE. LE RECOUPEMENT DE MESURES FAITES A L'AIDE DE PLUSIEURS METHODES CLASSIQUES NOUS A FOURNI UN VECTEUR DE REFERENCE GLOBALEMENT SATISFAISANT. LA REALISATION EXPERIMENTALE DE CETTE COMMANDE S'EST APPUYE AUSSI BIEN SUR LES RESULTATS FOURNIS PAR LA SIMULATION QUE SUR DES CONCLUSIONS RELATIVES A CERTAINS PROBLEMES EXPERIMENTAUX RENCONTRES. C'EST AINSI QUE POUR PRENDRE EN COMPTE A UNE EVOLUTION NON LINEAIRE DE CERTAINS PARAMETRES, UNE LOI DE DECOUPLAGE NON LINEAIRE EN FONCTION DE LA PULSATION A ETE SYNTHETISEE. LES DIFFERENTES SOLUTIONS PROPOSEES S'IMPLANTENT AVEC UNE REELLE SOUPLESSE COMPTE TENU DU MATERIEL REELLEMENT CONVIVIAL A NOTRE DISPOSITION. CETTE CONVIVIALITE PERMET D'ENVISAGER DEUX APPROCHES : LA REALISATION D'ETUDE DE FAISABILITE POUR DES COMMANDES COMPLEXES ET LA DEGRADATION POSSIBLE DE CES COMMANDES POUR UNE IMPLANTATION SUR DES MATERIELS MOINS SOPHISTIQUES. LA SECONDE DIRECTION QUANT A ELLE, A ETE EXPLOREE AU TRAVERS DE LA MISE EN OEUVRE D'UNE COMMANDE D'UN ACTIONNEUR A COURANT CONTINU.

LE TRAVAIL DE RECHERCHE RELATE DANS CE MEMOIRE CONSISTE A DEVELOPPER UNE METHODOLOGIE GENERALE D'ESTIMATION DES PARAMETRES PHYSIQUES DES MACHINES A COURANT ALTERNATIF, ET EN PARTICULIER DE LA MACHINE ASYNCHRONE DANS LE BUT DE REALISER SA MAINTENANCE PREVENTIVE EN EFFECTUANT LE SUIVI EN TEMPS REEL DE SON ETAT DE FONCTIONNEMENT. DANS UNE PREMIERE ETAPE LES DIFFERENTES METHODES D'ESTIMATION PARAMETRIQUE EXISTANTES ONT ETE RECENSEES AFIN D'ANALYSER LEURS PERFORMANCES RESPECTIVES. AINSI, UNE ETUDE THEORIQUE COMPARATIVE DU FILTRE DE KALMAN ETENDU ET DES METHODES A ERREUR DE SORTIE EN LIGNE A ETE MENEE. ELLE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LEUR PROFONDE ANALOGIE. CELLE-CI S'EST ENSUITE CONFIRMEE EXPERIMENTALEMENT LORS DE L'APPLICATION DE CES DEUX FAMILLES D'ALGORITHMES A L'IDENTIFICATION DU MODELE DE PARK DE LA MACHINE ASYNCHRONE. UNE VERSION HORS-LIGNE DU FILTRE DE KALMAN, REPOSANT SUR UN CRITERE QUADRATIQUE COMPOSITE PRENANT EN COMPTE L'INFORMATION A PRIORI DISPONIBLE SUR LE SYSTEME, EST EGALEMENT PROPOSEE. UNE STRATEGIE DE DIAGNOSTIC DE LA MACHINE ASYNCHRONE BASEE SUR LES ALGORITHMES A ERREUR DE SORTIE, EN LIGNE ET HORS-LIGNE, EST ENSUITE ELABOREE. CETTE STRATEGIE S'APPUIE A LA FOIS, SUR LE MODELE DE PARK ET SUR UNE ANALYSE FREQUENTIELLE DES RESIDUS D'ESTIMATION PARAMETRIQUE RESULTANTS POUR DETECTER ET DISCRIMINER UN DEFAUT STATOR D'UN DEFAUT ROTOR, ET SUR UN MODELE TRIPHASE DU STATOR POUR PERMETTRE LA LOCALISATION DU DEFAUT STATORIQUE. AFIN DE VALIDER EXPERIMENTALEMENT LA PROCEDURE DE DIAGNOSTIC AINSI DEFINIE, UN CERTAIN NOMBRE D'ESSAIS, EN SITUATION NORMALE DE FONCTIONNEMENT ET EN SITUATION DE DEFAUTS (COURT-CIRCUIT ENTRE SPIRES AU STATOR, RUPTURE DE BARRES AU ROTOR), SONT EXPLOITES. EN PARALLELE, UNE REFLEXION EST ENGAGEE POUR AFFINER LA MODELISATION PAR LA PRISE EN COMPTE DU PHENOMENE DE SATURATION FERROMAGNETIQUE ET DES PERTES DANS LE FER. L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA BOBINE A NOYAU DE FER, STRUCTURE DE BASE DES MACHINES ELECTRIQUES, A ALORS PERMIS DE VALIDER LE MODELE NON LINEAIRE DE SATURATION RETENU AINSI QUE LA METHODE D'IDENTIFICATION DEVELOPPEE.