Développement de lois de commande optimale anticipative pour le pilotage de la chaîne de traction

Development of optimal preview control laws for a drivetrain

• Auteur / Autrice : Evgeny Shulga
• Direction : Patrick Lanusse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Productique, Signal et Image, Ingénierie cognitique
• Date : Soutenance le 09/09/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Systèmes à dérivées non entières (Commande Robuste d'Ordre Non Entier CRONE)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Guillaume Colin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tudor-Bogdan Airimitoaie, Stéphane Maurel, Valérie Pommier-Budinger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry-Marie Guerra, Mazen Alamir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Piles à combustible

Moteurs thermiques

Commande robuste d'ordre non entier

Commande, Théorie de la

Commande prédictive

Mots clés libres

Commande anticipative

Commande prédictive

Commande optimale

Commande robuste CRONE

Moteur thermique

Pile à combustible

Nonlinear model predictive control

Preview control

Optimal control

Robust CRONE control-System design

Combustion engine

Fuel cell

Résumé

Cette thèse propose une méthodologie pour piloter des systèmes complexes. Une technique utilisant la commande feedforward prédictive et la commande feedback robuste est sa proposition principale. L'action feedforward utilise une commande MPC non linéaire permettant de faire l'optimisation multi-objectifs des commandes et des sorties de son modèle embarqué avec ou sans effet anticipatif. L'action feedback utilise la méthodologie CRONE garantissant la robustesse et la stabilité de la boucle fermée. Cette architecture a été appliquée pour piloter les systèmes d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne (cas monovariable) et de la cathode d'une pile à combustible (cas multivariable). La comparaison de l'approche proposée aux lois de commande traditionnelles a montré son efficacité et sa robustesse. Une application pratique au pilotage d'un système académique "bille sur plateau" est également présentée.

This thesis proposes a methodology for controlling complex systems. A technique using the predictive feedforward command and the robust feedback controller is its main proposal. The feedforward action uses a non-linear MPC technique to perform multi-objective optimization of the control efforts and outputs of its embedded model with or without anticipatory effect. The feedback action uses the CRONE methodology guaranteeing the robustness and stability of the closed-loop. This architecture has been applied to control the air supply systems of an internal combustion engine (monovariable case) and the cathode of a fuel cell (multivariable case). The comparison of the proposed approach with traditional control laws has shown its effectiveness and robustness. A practical application to the control of an academic system "ball on plate" is also presented.