Contribution à la prédiction et au contrôle des comportements apériodiques dans les convertisseurs électromécaniques : Application de la théorie du chaos

par François Alin

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Clément Goeldel.

Soutenue en 2005

à Reims .


  • Résumé

    Il est une croyance dans le domaine des sciences de l'ingénieur qui conduit à penser que toute divergence entre la simulation et l'expérimentation est nécessairement due à une modélisation imparfaite du convertisseur étudié ou bien à la manifestation d'épiphénomènes généralement négligés. C'est par exemple le cas du moteur pas à pas dans la zone de fonctionnement dite instable où la dynamique n'est plus périodique. Après avoir construit et simulé un modèle générique, validé par des observations expérimentales, nous mettons en évidence que ces comportements apériodiques sont en fait des propriétés intrinsèques du convertisseur. Pour cela, nous avons mis en oeuvre des outils d'analyse adaptés aux caractéristiques chaotiques de cet actionneur électromécanique. Nous avons conçu et réalisé un banc de commande et d'acquisition automatisé permettant de garantir un niveau de bruit minimal sur les mesures ainsi qu'une reproductibilité maximale des relevés expérimentaux. Nous avons également écrit des outils de simulation en langage C, les logiciels de calcul numérique généralistes se montrant inadaptés à l'étude de systèmes en limite de stabilité. A partir de ces deux études, théorique et expérimentale, nous proposons une méthodologie d'analyse des dynamiques exhibées par le moteur pas à pas. Finalement, cette connaissance fine et globale des comportements du moteur nous permet de proposer une stratégie de contrôle simple et économique, sans capteur de position. Elle vise à rendre périodique la dynamique du moteur dans les zones où elle ne l'est pas naturellement, ce qui permet à moindre coût d'étendre la plage utile au sens de l'ingénieur de ce convertisseur.

  • Titre traduit

    Contribution to prediction and control of aperiodicals behaviors of electromecanicals converters. Chaos theory application


  • Résumé

    There is a conviction in the engineer science field which led in thinking that any divergence between numerical simulation and experimental results is necessarily due to an imperfect modelisation of the converter or to an epiphenomenon manifestation ordinarily neglected. It's the situation for example of the stepping motor in the instable operation zone where the dynamics isn't periodic anymore. After having built and simulated a generic model validated by experimental observations, we demonstrate that these aperiodical behaviours are intrinsic properties of the converter. To do so, we have had to design special tools adapted to the specific chaotic characteristics of that electromechanical converter. We have built an automatic control and acquisition tool which assure a low noise level and a maximum of reproducibility of the experimental results. We have also written some simulation software in object C language because solutions obtained with generalist numerical tools on systems near the stability limits are usually not satisfying. With both theoretical and experimental approaches, we propose a systematic study of the dynamics exhibited by the step by step motor. That accurate knowledge of the motor behaviour allow us, at last, to propose a simple and economical control strategy without any position detector, in order to obtain a periodic motor behaviour in zones where it naturally isn't. This allows us to extend, at low cost, the useful range, in the engineer meaning, of this converter.

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Informations

  • Détails : 152 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 143-152

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 05REIMS018
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 05REIMS018Bis
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