Méthodologie de conception systémique en génie électrique à l'aide de l'outil Bond Graph : application à une chaîne de traction ferroviaire

Methodology of system design in electrical engineering with Bond Graph : application on a railway traction system

• Auteur / Autrice : Grace Gandanegara
• Direction : Xavier Roboam
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes automatiques
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systémique

Locomotives électriques

Graphes de lien

Mots clés libres

Stabilité

Couplages

Simplification de modèle

Modélisation graphique

Résumé

L’hétérogénéité et le caractère souvent multidomaines des systèmes au sein desquels le Génie Electrique intervient complexifient leur analyse globale. Pourtant, l'approche système est essentielle car elle met en exergue les couplages entre éléments situés dans différentes disciplines. Pour faciliter cette démarche, le formalisme de modélisation unifiant ''Bond Graph'' est utilisé pour visualiser les transferts énergétiques. Par ailleurs, cette méthodologie offre des perspectives intéressantes en terme d’analyse systémique, objet de ce mémoire. Deux méthodes de simplification de modèle ont été étudiées et comparées. Il s'agit de la Méthode des Perturbations Singulières, basée sur la séparation de dynamique des éléments, et de la méthode MORA (Model Order Reduction Algorithm), basée sur l'activité énergétique. Ces méthodes peuvent nous conduire à la simplification du modèle Bond Graph en fonction de la gamme de fréquence des signaux d’entrées/sorties. Pour analyser la stabilité, la méthode du lieu des pôles et la deuxième méthode de Lyapunov ont été étudiées et appliquées à l'aide du formalisme Bond Graph. Ces différentes techniques d’analyse sont appliquées au cas d’étude d’une chaîne de traction ferroviaire industrielle.

In Electrical Engineering, the global analysis of systems is difficult because of their heterogeneity and their multidomain nature. Nevertheless, this system approach is essential because it underlines couplings between elements of different physical fields. To facilitate this analysis, the unified formalism Bond Graph is used. This modeling method illustrates the energetic transfers in the system. Moreover, this methodology offers interesting solutions in terms of system analysis. Two simplification methods have been investigated and compared, i. E. The Singular Perturbations Method (SPM), based on the dynamic analysis of elements, and the Model Order Reduction Algorithm (MORA), based on the energetic activity. By these methods, a simplified bond graph model can be obtained for a given frequency range. The stability analysis by the root locus method and the Lyapunov’s second method have been examined and applied with the Bond Graph formalism support. An industrial railway traction system is considered as the case study in the application of these different analysis techniques.