Commande tolérante aux défauts des systèmes à multimodèles : application à des systèmes à multi-source d'énergie

Fault tolerant control of multi-model systems : application to multi-source energy systems

• Auteur / Autrice : Ayyoub Ait Ladel
• Direction : Mustapha Ouladsine, Abdellah Benzaouia, Rachid Outbib
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 30/03/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Informatique et Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon) - Laboratoire d'Automatique de l'Environnement et Procédés de Transferts (LAEPT, Maroc)
• Jury : Président / Présidente : Ahmed El Hajjaji
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hicham Jamouli, Fouad Mesquine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Driss Mehdi, Samira El Yacoubi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse des systèmes

Théorie du contrôle

Systèmes non linéaires

Systèmes linéaires

Systèmes informatiques

Mots clés libres

Commande tolérante aux défauts

Détection/estimation de défauts

Conception intégrée

Systèmes à multimodèles

Systèmes linéaires et non linéaires à commutation

Commande à base d’observateur

Inégalité matricielle linéaire

Systèmes à multi-sources

Fault-tolerant control

Fault detection/estimation

Integrated design

Multi-model systems

Switched linear/nonlinear systems

Observer-based control

Linear matrix inequality

Multi-source systems

Résumé

Cette thèse traite des problématiques de détection/estimation des défauts et de commande tolérante aux défauts par conception intégrée. L’objectif est de concevoir des stratégies de contrôle capables de maintenir une performance robuste et acceptable même en présence de défauts. Les systèmes considérés sont de nature dynamique et sont à multi-modèles. Les approches proposées, dans le cadre de la thèse, consistent à formaliser la conception intégrée des unités de détection/estimation et de contrôle tolérant aux défauts sous la forme d’inégalités matricielles linéaires afin de surmonter la difficulté posée par le couplage observateur/contrôleur. Ces approches offrent la possibilité de considérer les différentes interactions entre le système, l’unité de détection/estimation et l’unité de contrôle. Cela permet d’assurer une analyse de stabilité globale du système en boucle fermée, et des performances robustes en termes de détection/estimation, de contrôle et de compensation des défauts. La thèse est composée principalement de trois parties. Dans la première partie, les résultats sur le contrôle, en présence de défauts capteurs ou actionneurs, sont établis pour les systèmes linéaires à commutation. Dans la deuxième partie, des extensions aux systèmes non-linéaires à commutation avec des défauts de capteurs et d’actionneurs sont proposées. Finalement, la troisième partie est constituée d’une étude complète d’un système à base d’énergies renouvelables. Il s’agit d’un système de nature multi-sources et multi-charges conçu pour répondre à plusieurs demandes et est assujetti à l’intermittence des énergies renouvelables

This thesis deals with the fault detection/estimation and fault-tolerant control challenges through integrated design. The aim is to design control strategies able to maintain robust and acceptable performance even in the presence of faults. The considered systems are dynamic in nature and are multi-model. The approaches proposed in this thesis consist in formalizing the integrated design of the detection/estimation and fault-tolerant control units in the form of linear matrix inequalities to overcome the difficulty posed by the observer/controller coupling. These approaches provide the ability to consider the different interactions between the system, the detection/estimation unit, and the control unit. Therefore, ensuring a global stability analysis of the closed-loop system and robust performances in terms of detection/estimation, control, and fault compensation. The thesis is mainly composed of three parts. In the first part, results on the control in the presence of sensor or actuator faults are established for switched linear systems. In the second part, extensions to switched nonlinear systems with sensor and actuator faults are proposed. Finally, the third part consists of a complete study of a renewable energy system. It is a multi-source/multi-load system designed to meet multiple demands and is subject to the intermittency of renewable energies