Approches de commande pour des objectifs d'estimation : application au courant tunnel et aux processus de lévitation magnétique

On control approaches for estimation purposes : application to tunneling current and magnetic levitation processes

• Auteur / Autrice : Andrei Popescu
• Direction : Gildas Besançon, Skandar Basrour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et productique
• Date : Soutenance le 25/11/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique
• Jury : Président / Présidente : Philippe Lutz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dan Stefanoiu, Alina Voda
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gabriela Iuliana Bara, Micky Rakotondrabe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes microélectromécaniques

Effet tunnel

Systèmes non linéaires

Sustentation magnétique

Mots clés libres

Estimation de l'état

Systèmes de contrôle

Courant d'effet tunnel

Système non-Linéaire

Lévitation magnétique

Méthodes robuste

State estimation

Control systems

Tunneling current

Nonlinea systems

Magnetic levitation

Robust methods

Résumé

Cette thèse de doctorat regroupe ses principales contributions dans le domaine des observateurs de systèmes dynamiques, motivés à l'origine par des applications en systèmes MEMS ou NEMS (systèmes micro ou nano électromécaniques), avec un cas plus particulier lié au courant tunnel. Il est également arrivé d’envisager des expériences avec un système de lévitation magnétique.Les contributions de cette thèse sont de deux types, en fonction de ses deux parties principales:1. Partie méthodologique: concevoir différentes stratégies de contrôle pour obtenir des observateurs en utilisant le paradigme basé sur le contrôle. En particulier, nous nous sommes concentrés sur la non-optimale approches (comme Proportionnelle et Proportionnelle-Intégrale), optimale (LinéaireRégulateur Quadratique et Linéaire Quadratique Intégrateur) et méthodes sous-optimales (Contrôleur Hinf). De plus, nous nous concentrons sur les deux principaux moyens de formuler un problème de contrôle (poursuite). C'est-à-dire Le problème de régulation du retour d’erreur et Le problème de régulation en utilisant l'information complète d’état.2. Partie expérimentale: application des méthodes obtenues pour améliorer l’imagerie topographique à l’aide d’un microscope basé sur l’effet tunnel et à l’amélioration de l’estimation de perturbation sur les entres pour un processus de lévitation magnétiquePlus précisément, chaque partie prendra la forme de deux chapitres:1. Chapitre II, consacré à une introduction formelle et à une discussion contributive sur l’approche "observateur basée sur le contrôle" que cette thèse étudie, et le chapitre III, qui porte sur l’utilisation de cette approche pour la conception d’un nouveau concept d’observateur robuste, en particulier dans un cadre Hinf2. Chapitre IV, relatif à l’application STM, et Chapitre V, présentant l’affaire MAGLEV.Un dernier chapitre VI résume les principales conclusions de ce travail ainsi que certaines perspectives.

This PhD thesis gathers its main contributions in the field of observers for dynamical systems, originally motivated by applications in MEMS or NEMS (Micro or Nano Electromechanical Systems), with a more particular case related to tunneling current. It also happened to consider experiments with a magnetic levitation system.Contributions of this PhD thesis are of two types, according to its two main parts:1. Methodological part: designing different control strategies to obtain observers using the control-based paradigm. In particular, we focused on non-optimal approaches (like Proportional and Proportional-Integral), optimal ones (Linear Quadratic Regulator and Linear Quadratic Integrator) and sub-optimal methods (Hinf controller). Moreover, we focus on the main two ways to formulate a control (tracking) problem, namely Error feedback regulation problem and Full information regulation problem.2. Experimental part: Applying the obtained methods for improving the topographic imaging using a Scanning-Tunneling Microscope as well as to improve the disturbance estimation for a magnetic levitation process.More precisely, each part will take the form of two chapters:1. Chapter II, dedicated to a formal introduction and contributive discussion about the ’control based observer’ approach this PhD investigates, and Chapter III, focusing on the use of such an approach for the purpose of new robust observer design in particular within an Hinf framework.2. Chapter IV, related to STM application, and chapter V, presenting the MAGLEV case.A final chapter VI summarizes the main conclusions of this work as well as some perspectives.