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,).

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.

Cet ouvrage presente la synthese de regulateurs pour l'entrainement a vitesse et flux variables de la machine asynchrone (MAS) avec une prise en compte au niveau du modele de commande du caractere non lineaire du circuit magnetique. Les points abordes sont centres autours de trois axes: Modelisation, Observation et Commande de la MAS en tenant compte de la saturation magnetique. Le chapitre 2 presente un modele de la MAS tenant compte de la saturation magnetique. Les chapitres 3 et 4 sont dedies aux problemes de controle de vitesse et de flux de la MAS en utilisant des outils de l'automatique non lineaire. Le chapitre 5 traite les problemes d'analyse d'observabilite et de synthese d'observateurs d'etat pour la MAS saturee. Le chapitre 6 est dedie a l'association de l'ensemble loi de commande et observateur. Ce Livre se caracterise par une progression pedagogique bien structuree qui permet d'aborder le c ur du probleme de maniere graduelle. C'est un ouvrage de reference pour l'enseignement de la commande des machines electriques en Master et en Ecoles d'ingenieurs. Il devrait aussi trouver un bon accueil aupres des jeunes chercheurs s'interessant aux machines electriques.

Ce travail s'intéresse à l'effet de la saturation des circuits magnétiques des machines asynchrones en vue de la commande. Une étude statique a l'aide d'un logiciel de calcul des champs par éléments finis, est d'abord présentée permettant d'introduire l'effet de la saturation magnétique dans les relations flux-courants diphasées. Ensuite, un modèle dynamique saturé est établi en résolvant les équations électromécaniques non-lineaires qui en découlent. Afin d'éviter le passage par un logiciel de calcul des champs par éléments finis, ce travail présente une méthode originale de mesure expérimentale des paramètres électriques de la machine asynchrone en fonction du niveau de saturation. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à l'étude de la sensibilité de la commande vectorielle classique à la variation du niveau de saturation et à l'établissement d'une nouvelle loi de commande qui tient compte de cette variation.

CE TRAVAIL A PORTE SUR L'ETUDE DE LA MACHINE ASYNCHRONE EN FONCTIONNEMENT STATIQUE A L'AIDE D'OUTILS D'IDENTIFICATION RELEVANT DE L'AUTOMATIQUE. UN DES BUTS DE CETTE ETUDE A ETE DE RECHERCHER DE MANIERE EXPERIMENTALE LE MEILLEUR COMPROMIS ENTRE DES MODELES SUFFISAMMENT COMPLEXES POUR REFLETER FINEMENT LE COMPORTEMENT REEL DE LA MACHINE, ET DES MODELES SUFFISAMMENT SIMPLES POUR ETRE IDENTIFIABLES. LA METHODE D'IDENTIFICATION UTILISEE A ETE LA METHODE DU MODELE ASSOCIEE A DIFFERENTS ALGORITHMES DE PROGRAMMATION NON LINEAIRE DE TYPE GRADIENT, GRADIENT CONJUGUE, GAUSS-NEWTON ET MARQUARDT. CETTE TECHNIQUE A PERMIS DE COMPARER OBJECTIVEMENT DIFFERENTS MODELES SIMPLE CAGE ET DOUBLE CAGE. MAIS DEVANT CERTAINES DIFFICULTES NOUS AVONS ETE AMENES A ETUDIER LA SATURATION DE LA MACHINE ET A PROPOSER DES MODELES SATURES POUVANT FONCTIONNER SUR UNE GRANDE PLAGE DE TENSION AUTOUR DU COUDE DE SATURATION. ENFIN LA CONNAISSANCE DE MODELES SUFFISAMMENT PRECIS ET IDENTIFIABLES, A PERMIS LA MISE EN UVRE D'UN ALGORITHME D'IDENTIFICATION RECURSIF FONCTIONNANT EN LIGNE SUR LA MACHINE ET DONNANT UNE ESTIMATION EN TEMPS REEL DES PARAMETRES D'UN MODELE. LES RESULTATS OBTENUS PERMETTENT DE CONTRIBUER AU DIAGNOSTIQUE ET A LA COMMANDE DES MACHINES ASYNCHRONES TRIPHASEES

Ce travail s'inscrit dans le cadre général de l'observation et de la commande non linéaire de machine asynchrone. Ce mémoire comporte cinq volets. La première partie donne les éléments de modélisation de la machine asynchrone ainsi que sa représentation dans différentes repères de coordonnées. La deuxième partie est dédiée aux observateurs de flux et de couple de charge pour machine asynchrone en vue de bonnes performances dans toute la gamme de vitesse. Nous présentons deux méthodes de synthèse d'observateurs différentes : modes glissants et grand gain de type cascade. La troisième partie est consacrée à la commande; nous nous intéressons plus particulièrement à la commande par modes glissants que nous appliquons au modèle de la machine asynchrone. Dans la quatrième partie, nous effectuons une analyse comparative de quelques lois de commande non linéaires dans le cadre d'un "benchmark" sur un modèle de machine de asynchrone, proposé à la communauté internationale. Nous présentons des résultats de simlation réalistes à l'aide d'un environnement de simulation spécialisé. Le dernier point concerne la partie expérimentale de l'étude. Nous présentons le banc d'essai du Laboratoire d'Automatique de Grenoble, plate-forme semi-industrielle de machine asynchrone. Nous détaillons ensuite l'évaluation expérimentale des observateurs et de certaines lois de commandes proposées, en vue d'une analyse comparative de leurs performances respectives.

Ce livre peut servir comme support de cours sur la commande de machine asynchrone. Il comporte une introduction à la modéli-sation de la machine asynchrone en régime transitoire et en régime permanent, une présentation de la commande scalaire et de la commande vectorielle. Le livre comporte également une partie concernant la régula-tion et le calcul des paramètres de régulation. L’aspect d’implémentation expérimentale est mis en exergue. Enfin, des exercices issus d’annales d’examens et de contrôles continus sont proposés afin d’aider l’étudiant à bien se préparer et aux enseignants de s’inspirer lors de la préparation des sujets de contrôle.