Identification des systèmes multivariables par les méthodes des sous-espaces. Application à un système d'entraînement de bande

Identification of multivariable systems by subspace methods. Application to a winding process

• Auteur / Autrice : Thierry Bastogne
• Direction : Alain Richard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

MATLAB (logiciel)

Moments, Méthodes des (statique)

Convoyeurs à courroie

Algorithmes

Identification des systèmes

Résumé

Ce mémoire traite de l'identification des systèmes multivariables par les méthodes des sous-espaces (4SID : Subspace-based State-Space System IDentification). Le premier chapitre présente un état de l'art de ces méthodes d'identification. Une étude sur l'applicabilité et les intérêts de ces techniques complète cette synthèse théorique au sein du second chapitre. Elle s'appuie sur une étude comparative entre les algorithmes 4SID et ceux des méthodes fondées sur la minimisation de l'erreur de prédiction et porte essentiellement sur le cas des systèmes multivariables mal conditionnés. L'extension des méthodes des sous-espaces au cas des modèles d'état à temps continu est développée dans le troisième chapitre de ce manuscrit. Une méthodologie et un algorithme fondés sur l'utilisation combinée des filtres de moments de Poisson et des algorithmes 4SID y sont proposés. Le dernier chapitre de ce mémoire est dédié à l'application des techniques d'identification 4SID à un système d'entraînement de bande. Des modèles d'état à temps discret et continu ont été identifiés, comparés et validés sur une plage de fonctionnement local du procédé. Ces modèles ont été utilisés pour développer et implanter une commande multivariable de type LQG (Linéaire Quadratique Gaussien) des tensions d'enroulement. Dans une seconde partie de ce chapitre, une méthodologie de modélisation semi-physique fondée en partie sur les méthodes des sous-espaces est proposée et appliquée au système dans le but d'établir un modèle boîte-grise de simulation valide sur l'ensemble du procédé. Enfin, dans la dernière partie de ce chapitre, une solution est proposée au problème de l'identification de comportements asymétriques des tensions via l'utilisation de modèles linéaires par morceaux.

This work deals with the identification of multivariable systems by the subspace methods (4SID : Subspace-based State-Space System IDentification). The first chapter presents an overview of the existing subspace-based techniques. To complete this theoretical synthesis, the applicability of these approaches is considered in the second chapter. The latter is based on a comparative study between the 4SID algorithms and those of the prediction error method, and is turned on the ill-conditionned multivariable systems. The development of the subspace methods to the identification problem of continuous-time state-space models is presented in the third chapter. A methodology and an algorithm based on the combination of the 4SID algorithms with the Poisson moment functionals filtering are proposed. The last chapter is devoted to the application of the subspace methods to a winding process. In a first part, discrete-time and continuous-time state-space models have been identified, compared and validated around a local operating point. These models have been used to develop and implement a multivariable controller of the winding tensions based on a LQG strategy. In a second part, a semi-physical modeling methodology including subspace methods is proposed and applied to the system in order to determine a simulation grey-box model valid on the whole winding processing. In the last part of this thesis, solutions to the identification problem associated with the asymetric behaviors of the winding tensions are proposed. They are based on the use of piecewise linear models.