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.

The induction motor is one of the most significant innovations in contemporary history and it officially kicked off the Second Industrial Revolution by significantly enhancing energy generation efficiency. Induction motors are utilized in a wide variety of applications in the modern industrial world. Motivated by the importance of recent advances, new perspectives, and applications of induction motors, this book presents research from distinguished experts in the field. It addresses recent advances in induction motors, optimal solutions in field-oriented control, the association of converters to induction motors, dynamic analysis, optimized design of synergetic control, fault-tolerant control, mathematical modeling, an adaptive system scheme for a sensorless drive, modeling, and simulation of a system with inter-turn faults, sensorless speed observer for industrial drives, and induction motor applications in electric vehicles. This book is useful for undergraduates, graduate students, researchers, professors, and field engineers due to its combination of both theoretical coverage and real-world application concepts.

Les travaux développés dans ce rapport traitent de la modélisation, de l'observation et de avec et sans capteur de vitesse de la machine asynchrone. Tout d'abord, un observateur non linéaire de type grand gain a été synthétisé en vue de l'estimation de quelques grandeurs électriques et mécaniques de la machine. Ensuite, nous proposons une nouvelle loi de commande avec retour d'état incorporant un observateur du type grand gain pour deux classes de systèmes non linéaires uniformément observables et commandables incluant le modèle du moteur asynchrone. La synthèse de cette loi de commande, du type grand gain, exploite le concept de dualité observabilité/commande. Dans le but de réaliser une compensation robuste des perturbations d'état et de sortie de type échelon, une action intégrale filtrée y a été incorporée. Enfin, la loi de commande proposée a été validée en simulation sur le modèle du moteur puis expérimentalement sur un banc d'essais de moteurs asynchrones monté autour d'un processeur numérique de signal DSpace 1104.

This book discusses various methods for designing different kinds of observers, such as the Luenberger observer, unknown input observers, discontinuous observers, sliding mode observers, observers for impulsive systems, observers for nonlinear Takagi-Sugeno fuzzy systems, and observers for electrical machines. A hydraulic process system and a renewable energy system are provided as examples of applications.

This book presents new studies in the area of turbomachine mathematical modeling with a focus on models applied to developing engine control and diagnostic systems. The book contains one introductory and four main chapters. The introductory chapter describes the area of modeling of gas and wind turbines and shows the demand for further improvement of the models. The first three main chapters offer particular improvements in gas turbine modeling. First, a novel methodology for the modeling of engine starting is presented. Second, a thorough theoretical comparative analysis is performed for the models of engine internal gas capacities, and practical recommendations are given on model applications, in particular for engine control purposes. Third, multiple algorithms for calculating important unmeasured parameters for engine diagnostics are proposed and compared. It is proven that the best algorithms allow accurate prognosis of engine remaining lifetime.The field of wind turbine modeling is presented in the last main chapter. It introduces a general-purpose model that describes both aerodynamic and electric parts of a wind power plant. Such a detailed physics-based model will help with the development of more accurate control and diagnostic systems.In this way, this book includes four new studies in the area of gas and wind turbine modeling. These studies will be interesting and useful for specialists in turbine engine control and diagnostics.

Ce travail porte sur la modélisation, l'observation et la commande de la machine asynchrone; le but étant d'en assurer un entraînement à vitesse et à flux variables. Cet objectif ne peut être atteint sans une prise en compte au niveau du modèle de contrôle, du caractère non linéaire du circuit magnétique. A cet effet, la modélisation du moteur asynchrone est reprise en partant de son schéma électrique triphasé et en représentant sa caractéristique magnétique par une fonction polynomiale. Le modèle ainsi développé est expérimentalement validé sur un banc d'essais d'un moteur asynchrone de 7.5 kW. Il est ensuite utilisé pour l'analyse de l'observabilité et la synthèse d'observateurs d'état de la machine. Trois observateurs d'ordre complet sont ainsi élaborés en utilisant respectivement les techniques de Lyapunov, du grand gain et des modes glissants. La commande de la machine asynchrone est également abordée ici en s'appuyant sur le nouveau modèle. Des régulateurs sont ainsi conçus, par les techniques du backstepping et des modes glissants, en vue d'assurer la poursuite de signaux de référence de la vitesse et de la norme du flux rotorique. Les solutions développées dans ce travail (dans les domaines de la modélisation de l'observation et de la commande) se sont avérées meilleures que celles qui reposent sur le modèle standard (qui néglige la saturation magnétique de la machine). En effet, la suprématie de nos solutions réside dans le fait qu'elles garantissent de bonnes performances même si la machine est amenée à fonctionner à des niveaux de flux très différents. Ceci permet d'assurer, par un choix approprié des trajectoires de référence du flux, un fonctionnement optimal du moteur (optimisation du rendement, du facteur de puissance, du transitoire,).

This book presents essential studies and applications in the context of sliding mode control, highlighting the latest findings from interdisciplinary theoretical studies, ranging from computational algorithm development to representative applications. Readers will learn how to easily tailor the techniques to accommodate their ad hoc applications. To make the content as accessible as possible, the book employs a clear route in each paper, moving from background to motivation, to quantitative development (equations), and lastly to case studies/illustrations/tutorials (simulations, experiences, curves, tables, etc.). Though primarily intended for graduate students, professors and researchers from related fields, the book will also benefit engineers and scientists from industry.