Synthèse d’observateur d'état et commande non-linéaire à retour de sortie des systèmes électriques

Synthesis of state observer and nonlinear output feedback controller design of electrical systems

• Auteur / Autrice : Ali Abdul Razzaq Al-Tahir
• Direction : Fouad Giri, Tarek Ahmed-Ali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Caen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Normandie Université (2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Rouden
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fouad Giri, Tarek Ahmed-Ali, Jacques Rouden, Mohamed Benbouzid, Maxime Wack, Fayçal Ikhouane, Salah Laghrouche
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mohamed Benbouzid, Maxime Wack

Mots clés

Mots clés contrôlés

Observateurs adaptatifs

Alimentations électriques de secours

Moteurs à aimants permanents

Observateurs d'états (mathématiques)

Liapounov, Stabilité de

Échantillonnage

Systèmes non linéaires

Observateurs à grand gain

Résumé

Le travail de recherche effectué dans cette thèse a été principalement consacré aux problèmes l’état d’observation et de commande des systèmes électrique sans capteurs. Trois contributions principales ont été faites en utilisant le concept de grand gain et retour de sortie commande adaptative non linéaire pour UPS en ligne. Cette thèse traite la synthèse d’observateur pour les systèmes non linéaires avec des applications sur le machine synchrones à aimant permanent et machine asynchrone a doublé alimentation. En particulier, nous nous intéressons essentiellement aux contraintes effet d’échantillonnage et d’estimation des variables d'état mécaniques et magnétiques non mesurées. La première contribution est un observateur du type grand gain qui permet de réaliser une estimation relativement précise des variables d’état m´mécaniques et magnétiques des moteurs synchrones à partir des mesures disponibles des courants et tensions statoriques. Nous traitons la synthèse d’observateur à grand gain dynamique pour une classe de systèmes non linéaires globalement Lipschitz à sorties échantillonnées. Dans la deuxième contribution, nous avons proposé un roman non standard HGO pour non- injective relation de retour de sortie application à vitesse variable en fonction aux aérogénérateurs asynchrones. Pendant ce temps, un modèle de système réduit est analysé, fourni par le test d'observabilité pour vérifier qu'il est possible observateur d'état de synthèse pour le contrôle sensorless. Dans la dernière contribution, un observateur adaptatif pour les états et l'estimation des paramètres sont désigné pour une classe de l'état - affins des systèmes l'application à la rétroaction de sortie commande adaptative non linéaire de triphasés AC/DC convertisseur de puissance pour UPS en ligne. Fondamentalement, le problème concentré sur cascade régulateur adaptatif non linéaire qui est développé fait usage Lyapunov théorie. Les paramètres incertitudes sont traités par les lois de contrôle pratiques dans backstepping techniques de conception avec une capacité d'adaptation.

The research work developed in this thesis has been mainly devoted to the observation and sensorless control problems of electrical systems. Three major contributions have been carried out using the high - gain concept and output feedback adaptive nonlinear control for online UPS. In this thesis, we dealt with synthesis of sampled high - gain observers for nonlinear systems application to PMSMs and DFIGs. We particularly focus on two constraints: sampling effect and tracking unmeasured mechanical and magnetic state variables. The first contribution consists in a high gain observer design that performs a relatively accurate estimation of both mechanical and magnetic state variable using the available measurements on stator currents and voltages of PMSM. We propose a global exponential observer having state predictor for a class of nonlinear globally Lipschitz system. In second contribution, we proposed a novel non – standard HGO design for non-injective feedback relation application to variable speed DFIG based WPGS. Meanwhile, a reduced system model is analyzed, provided by observability test to check is it possible synthesis state observer for sensorless control. In last contribution, an adaptive observer for states and parameters estimation are designed for a class of state - affine systems application to output feedback adaptive nonlinear control of three-phase AC/DC boost power converter for online UPS systems. Basically, the problem focused on cascade nonlinear adaptive controller that is developed making use Lyapunov theory. The parameters uncertainties are processed by the practical control laws under backstepping design techniques with capacity of adaptation.