Estimation et commande décentralisée pour les systèmes de grandes dimensions : application aux réseaux électriques

Decentralized estimation and control for large scale systems : application to electrical networks

• Auteur / Autrice : Ghazi Bel Haj Frej
• Direction : Mohamed Boutayeb, Mohamed Aoun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Traitement du signal et des images, Génie informatique
• Date : Soutenance le 30/09/2017
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Gabès (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en automatique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Moufida Ksouri-Lahmari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hajer Bouzaouache, Tarek Raissi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hajer Bouzaouache, Tarek Raissi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux électriques d'interconnexion

Commande, Théorie de la

Liapounov, Stabilité de

Stabilité

Systèmes non linéaires

Systèmes de grandes dimensions

Mots clés libres

Système de grande dimension

Système non linéaire interconnecté

Commande basée observateur décentralisée

Théorème d’accroissement fini

Optimisation LMI

Stabilité au sens de LyLarge Scale Systems, Nonlinear interconnected system, Observer based decentralized control, Differential Mean Value Theorem, apunov

Commande robuste

Filtrage H-infini

Large Scale Systems

Nonlinear interconnected system

Observer based decentralized control

Differential Mean Value Theorem

LMI optimization

LyapLarge Scale Systems, Nonlinear interconnected system, Observer based decentralized control, Differential Mean Value Theorem, unov Stability

Robust control

H-infini filtering

Résumé

Les travaux de cette thèse portent sur l’estimation et la commande décentralisée des systèmes de grande dimension. L’objectif est de développer des capteurs logiciels pouvant produire une estimation fiable des variables nécessaires pour la stabilisation des systèmes non linéaires interconnectés. Une décomposition d’un tel système de grande dimension en un ensemble de n sous-systèmes interconnectés est primordiale. Ensuite, en tenant compte de la nature du sous-système ainsi que les fonctions d’interconnexions, des lois de commande décentralisées basées observateurs ont été synthétisées. Chaque loi de commande est associée à un sous-système qui permet de le stabiliser localement, ainsi la stabilité du système global est assurée. L’existence d’un observateur et d’un contrôleur stabilisant le système dépend de la faisabilité d’un problème d’optimisation LMI. La formulation LMI, basée sur l’approche de Lyapunov, est élaborée par l’utilisation de principe de DMVT sur la fonction d’interconnexion non linéaire supposée bornée et incertaine. Ainsi des conditions de synthèse non restrictives sont obtenues. Des méthodes de synthèse de loi de commande décentralisée basée observateur ont été proposées pour les systèmes non linéaires interconnectés dans le cas continu et dans le cas discret. Des lois de commande robuste H1 décentralisées sont élaborées pour les systèmes non linéaires interconnectés en présence de perturbations et des incertitudes paramétriques. L’efficacité et la validation des approches présentées sont testées sur un modèle de réseaux électriques composé de trois générateurs interconnectés

This thesis focuses on the decentralized estimation and control for large scale systems. The objective is to develop software sensors that can produce a reliable estimate of the variables necessary for the interconnected nonlinear systems stability analysis. A decomposition of a such large system into a set of n interconnected subsystems is paramount for model simplification. Then, taking into account the nature of the subsystem as well as the interconnected functions, observer-based decentralized control laws have been synthesized. Each control law is associated with a subsystem which allows it to be locally stable, thus the stability of the overall system is ensured. The existence of an observer and a controller gain matrix stabilizing the system depends on the feasibility of an LMI optimization problem. The LMI formulation, based on Lyapunov approach, is elaborated by applying the DMVT technique on the nonlinear interconnection function, assumed to be bounded and uncertain. Thus, non-restrictive synthesis conditions are obtained. Observer-based decentralized control schemes have been proposed for nonlinear interconnected systems in the continuous and discrete time. Robust Hinfini decentralized controllers are provided for interconnected nonlinear systems in the presence of perturbations and parametric uncertainties. Effectiveness of the proposed schemes are verified through simulation results on a power systems with interconnected machines