Synthèse d'algorithmes de commande sans capteurs de moteurs pas à pas et implantation sur architecture programmable

par Moussa Bendjedia

Thèse de doctorat en Électronique, optronique et systèmes

Sous la direction de Alain Berthon.

Soutenue en 2007

à Besançon .


  • Résumé

    L’objectif de ce travail est la commande sans capteur mécanique du moteur pas à pas hybride (MPPH). Nous avons effectué une étude bibliographique sur les différentes techniques de commande sans capteur qui peuvent être appliquées au MPPH. Nous avons choisi la méthode du FKE parce qu’elle permet de filtrer les variables d’état estimées et peut étendre l’estimation aux paramètres du moteur. Pour résoudre le problème du temps de calcul, nous avons proposé un FKE en régime permanent. Dans ce cas, nous avons proposé de calculer la matrice du gain de Kalman hors-ligne avec une simulation très proche du système réel. Les résultats expérimentaux montrent un certain avantage de ce filtre par rapport au codeur incrémental. Pour détecter la position initiale du rotor, nous avons utilisé la méthode des impulsions de tension qui est basée sur la variation de l’inductance par rapport à la position du rotor. Pour commander le MPPH en position, nous avons proposé un régulateur numérique RST. Nous avons montré par des tests de simulation que ce régulateur est insensible aux incertitudes paramétriques. Les résultats expérimentaux montrent un certain avantage de ce régulateur par rapport au régulateur PID classique. Nous avons proposé aussi une commande en position par retour d’état. Les résultats expérimentaux, réalisés dans les mêmes conditions que celles du régulateur RST, montrent que la commande par retour d’état peut être aussi une bonne solution pour commander le MPPH. Nous avons réalisé une carte électronique basée sur un double pont H et un banc de test mécanique. Pour l’implantation des différents algorithmes, nous avons utilisé la puissante carte DSpace DS1103.

  • Titre traduit

    Synthesis of sensorless control algorithms for stepper motor and implementation on programmable architecture


  • Résumé

    The aim of the work presented here is the control of the hybrid step motor (HSM) without mechanical sensors. We made a bibliographical study on the various techniques of sensorless control that can be applied to the HSM. We chose the extended Kalman filter (EKF) method because it allows the filtering of the estimated states and can extend the estimation to the motor parameters. To solve the problem of computing time, we proposed a steady state FKE. We have suggested the computation of the Kalman gain off-line. The experimental results show certain advantages of this filter with regard to the incremental encoder To detect the initial rotor position, we used the method of voltage impulses. It is based on the inductance variation against the rotor position. To control the position of the HSM, we proposed an RST regulator. The simulation test sensitivity of the regulator against some parameters variations. The experimental results show certain advantages of the regulator with regard to the traditional PID regulator. We also proposed a state feedback position control. The experimental results, realized in the same conditions as that of the RST regulator, show that the state feedback control can be also a good solution to control the HSM. We realized an electronic card based on a double H-bridge and a bench of mechanical test. For the implementation of the various algorithms, we used the powerful DSpace card DS1103.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (156 p.]
  • Annexes : Bibliogr. p. 136-142

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Lucien Febvre (Belfort).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Sc.2007.21.B
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