Sur la résolution des problèmes inverses pour les systèmes dynamiques non linéaires. Application à l’électrolocation, à l’estimation d’état et au diagnostic des éoliennes

par Oumayma Omar

Thèse de doctorat en Sciences et technologie industrielles

Sous la direction de Mazen Alamir.

Soutenue le 07-12-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Grenoble Images Parole Signal Automatique (équipe de recherche) .

Le président du jury était Frédéric Boyer.

Le jury était composé de Mazen Alamir.

Les rapporteurs étaient Eric Busvelle, Nida Sheibat othman.

mots clés

• Horizon glissant
• Problèmes inverses
• Observateurs non linéaires
• Életrolocation
• Poissons électriques
• Estimation d’état
• Diagnostic des défauts
• Éoliennes

Résumé

Cette thèse concerne principalement la résolution des problèmes d’inversion dynamiquedans le cadre des systèmes dynamiques non linéaires. Ainsi, un ensemble de techniquesbasées sur l’utilisation des trains de mesures passées et sauvegardées sur une fenêtreglissante, a été développé. En premier lieu, les mesures sont utilisées pour générerune famille de signatures graphiques, qui constituent un outil de classification permettantde discriminer les diverses valeurs des variables à estimer pour un système non linéairedonné. Cette première technique a été appliquée à la résolution de deux problèmes : leproblème d’électolocation d’un robot doté du sens électrique et le problème d’estimationd’état dans les systèmes à dynamiques non linéaires. Outre ces deux applications, destechniques d’inversion à horizon glissant spécifiques au problème de diagnostic des défautsd’éoliennes dans le cadre d’un benchmark international ont été développées. Cestechniques sont basées sur la minimisation de critères quadratiques basés sur des modèlesde connaissance.

mots clés

• Moving Horizon
• Inverse problems
• Non linear observers
• Electrolocation
• Electric fish
• State estimation
• Fault diagnosis
• Wind turbines.

Titre traduit

On the use of graphical signature as a non parametric identification tool. Application to the Diesel Engine emission modeling.

Résumé

This thesis mainly concerns the resolution of dynamic inverse problems involvingnonlinear dynamical systems. A set of techniques based on the use of trains of pastmeasurements saved on a sliding window was developed. First, the measurements areused to generate a family of graphical signatures, which is a classification tool, in orderto discriminate between different values of variables to be estimated for a given nonlinearsystem. This technique was applied to solve two problems : the electrolocationproblem of a robot with electrical sense and the problem of state estimation in nonlineardynamical systems. Besides these two applications, receding horizon inversion techniquesdedicated to the fault diagnosis problem of a wind turbine proposed as an internationalbenchmark were developed. These techniques are based on the minimization of quadraticcriteria based on knowledge-based models.