Sur la commande non linéaire à mode glissant : applications aux systèmes électro-mécaniques

par Mohammed Jerouane

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Françoise Lamnabhi-Lagarrigue.

Soutenue en 2003

à Paris 11, Orsay .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le sujet de cette thèse concerne la commande non linéaire à mode glissant appliquée à la stabilisation des systèmes électromécaniques. Dans un premier temps, nous rappelons les fondements de la commande à structure variable associée à la notion de mode de glissement, de surface de glissement et de loi d'atteinte. Les principes de la méthode de la commande équivalente sont présentés dans le cas des systèmes non linéaires affines en la commande. Toujours pour cette classe de systèmes, la robustesse paramétrique des modes glissants est examinée dans le cas de perturbations adaptées et mal adaptées. Dans un deuxième temps, nous présentons une méthode explicite, basée sur la commande à structure variable, pour le rejet des perturbations mal adaptées pour une classe générale de systèmes électromécaniques. Nous utilisons à cette fin deux surfaces de glissement discontinues. La première surface ayant pour rôle le rejet des perturbations mal adaptées alors que la deuxième surface permet d'atteindre ce but en commandant le système initial de façon robuste. La solution proposée est appliquée au système de suspension magnétique. Nous nous intéressons par la suite à la commande en force des systèmes hydrauliques. Le développement des lois de commande à structure variable a été réalisé à la base de 3 types de lois d'atteinte: constante, constante et proportionnelle et enfin en puissance. L'objectif principal est d'une part d'assurer l'existence et la stabilité d'un mode glissant et d'autre part, d'examiner les possibilités de réduction du broutement grâce au choix des différents gains intervenant dans les lois d'atteinte. Finalement, nous avons nous présentons les résultats d'application des lois de commande développées au chapitre précédent. Les résultats obtenus avec les trois lois d'atteintes sont présentés et analysés. Ils démontrent les discutions faites précédemment, à savoir: la présence de broutement pour la loi constante, une nette réduction du broutement dans le cas de la loi constante plus proportionnelle et finalement une réduction de l'effort de commande malheureusement associée à une dégradation des performances dans le cas de la loi d'atteinte en puissance. Le chapitre est finalement complété par l'étude de la robustesse paramétrique de la loi d'atteinte constante plus proportionnelle, loi ayant donnée les meilleurs résultats lors des tests précédents.


  • Résumé

    In this thesis, we focus on the non-linear control of electromechanical systems using the sliding mode techniques. The first part of our work is devoted to the presentation of the concept of sliding motion, sliding surface, and reaching law. Physical and geometric interpretation of the equivalent control are then presented. In the second part, we present an explicit methodology to deal with the mismatched uncertainties in the case of electromechanical systems. Toward this end, we use tow discontinuous surfaces. The first one is used to reject the perturbation while the second one stabilize the initial system with a robust manner. This method was successfully used the stabilize the mechanical position of a magnetic bearing system. In the third part, we develop three variable structure control law for the force regulation of a hydraulic actuator. For this purpose we use a nonlinear mathematical model to develop a stable variable structure force control. The controllers are designed using a sliding mode equivalence control and is augmented by three reaching law approach (constant, constant + proportional, and power reaching law) to further improve the performance. The reaching laws are developed to bring the system states to the sliding mode surface. The feasibility of each reaching law structure on the closed loop performance (i. E. , reaching time, chattering and quality of tracking) are experimentally evaluated and analyzed. Finally, the controller with constant + proportional reaching law was implemented on a fully instrumented hydraulic actuator. A set of experiments was performed to study the effect of variation in force set point, supply pressure, hydraulic parameters, and environmental stiffness. The experimental results show that the proposed controller is robust to the variation of hydraulic parameters as well as environmental stiffness.

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Informations

  • Détails : X-95 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.[87]-95.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)301
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