Diagnostic et observation d'une classe de systèmes dynamiques hybrides. Application au convertisseur multicellulaire série

Diagnosis and observation of a class of hybrid dynamical systems Application to the multicellular converter

• Auteur / Autrice : Jérémy Van Gorp
• Direction : Mohamed Djemai, Michael Defoort
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique. Automatique, génie informatique
• Date : Soutenance le 05/12/2013
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-...)
• Partenaire(s) de recherche : Pôle de recherche et d'enseignement supérieur (PRES) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Franck Plestan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Djemai, Michael Defoort, Jean-Pierre Barbot, Stefano Di Gennaro, Laurentiu Hetel, Noureddine Manamanni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Franck Plestan, Jean-Pierre Barbot, Stefano Di Gennaro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande, Théorie de la

Commutation, Théorie de la

Systèmes linéaires

Liapounov, Fonctions de

Systèmes dynamiques hybrides

Mots clés libres

Système linéaire à commutations

Observation hybride

Diagnostic actif

Diagnostic basé observateur

Système à évènements discrets

Observateur par modes glissants

Convertisseur multicellulaire série

Commande binaire

Fonction de Lyapunov

Switched linear system

Hybrid observation

Active diagnosis

Diagnosis based observer

Discrete event system

Sliding mode observer

Multicellular converter

Binary control

Lyapunov function

Résumé

Cette thèse s’intéresse au diagnostic et à l’observation de systèmes linéaires à commutations et à l’application au convertisseur multicellulaire série. L’objectif est de proposer des solutions pour des sous-systèmes non-observables au sens classique et dont des fautes continues ou discrètes peuvent être présentes. Après la présentation d’un état de l’art sur les techniques d’observation et de diagnostic pourles systèmes à commutations, le mémoire est scindé en deux parties. La première partie propose, d’une part, une stratégie d’estimation des états discret et continu d’un système linéaire à commutation soumis à une entrée inconnue. Un observateur hybride basé sur la théorie des modes glissants d’ordre supérieur est développé. D’autre part, deux procédures de diagnostic sont présentées. La première combine un observateur hybride et un diagnostiqueur pour détecter une faute continue. Pour la seconde, un diagnostic actif est défini sur la base de la théorie du test afin de détecter et d’isoler une faute discrète. Dans la seconde partie de ce mémoire, les étapes de la réalisation d’un convertisseur multicellulaire sont détaillées. Ensuite, un chapitre est dédié à la validation des approches théoriques d’observation et de diagnostic sur le convertisseur à trois cellules. Un observateur est synthétisé afin d’estimer les tensions des capacités. Les deux procédures de diagnostic sont appliquées pour la détection d’une variation des valeurs des capacités et le diagnostic de cellules bloquées. Enfin, une commande binaire pour le convertisseur est proposée. L’application de cette stratégie permettra, par la suite, la commande tolérante aux fautes du convertisseur.

This thesis deals with the diagnosis and the observation of a large class of switched linear systems with an application to the multicellular converter. The objective is to provide solutions for non-observable subsystems in the classical sense which can be influenced by continuous or discrete faults. After presenting a state of the art for the observation and diagnostic techniques for switched systems, the report is divided into two parts. The first part provides, in one hand, a strategy for the discrete and continuous states estimation for linear switched system with unknown input. A hybridobserver based on higher order sliding mode is developed. On the other hand, two diagnostic procedures are presented. The first one combines a hybrid observer and a discrete diagnoser to detect a continuous fault. In the second one, an active diagnosis is defined based on the testing theory to detect and isolate a discrete fault. In the second part of this thesis, the different steps to create a multicellular converter are detailed. Then, a chapter is dedicated to the validation of the theoretical approaches for the observation and diagnosis of the three cells converter. An observer is designed to estimate the capacitor voltages. The two proposed diagnosis procedures are applied to detect a change in the capacitance values and to diagnose locked cells. Finally, a binary control for the converter is proposed. The implementation of this strategy will allow, in the future, the fault tolerant control of the converter.