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Commandes classiques et avancées des actionneurs synchrones

Résumé

Présentation des lois de commandes des actionneurs synchrones de type "classique", depuis les méthodes traditionnelles jusqu'à des méthodes avancées comme les commandes directes et prédictives.


  • Contributeur(s)
  • Éditeur(s)
  • Date
    • impr. 2010
  • Notes
    • Notes bibliogr. Index
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 1 vol. (431 p.) : ill. ; 24 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 978-2-7462-2993-8 ;
    • 2746229935
  • Indice
    • 621.33 Transformateurs et machines électriques, traction électrique
  • Quatrième de couverture
    • Génie Électrique

      Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de disposer d'un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l'utilisation des composants, circuits et systèmes utilisant l'électricité, l'optique et l'électronique comme support.

      Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines traitées, ce traité constitue un état de l'art structuré autour des quatre grands domaines suivants :

      • Electronique et micro-électronique
      • Optoélectronique
      • Génie électrique
      • Microsystèmes

      Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux du domaine qu'il étudie. Une classification des différents chapitres contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.

      Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.


  • Tables des matières
      • Commandes classiques et avancées des actionneurs synchrones

      • Jean-Paul Louis

      • hermes science

      • Lavoisier

      • Introduction17
      • Chapitre 1. Commandes des actionneurs synchrones, problématique et modélisation29
      • Jean-Paul Louis, Damien Flieller, Ngac Ky Nguyen et Guy Sturtzer
      • 1.1. Introduction29
      • 1.2. Problématiques sur la commande des actionneurs synchrones30
      • 1.2.1. La commande des actionneurs synchrones, un contrôle vectoriel30
      • 1.2.2. Modèle direct / modèle inverse et hypothèses de modélisation31
      • 1.2.3. Propriétés des commandes33
      • 1.3. Descriptions et modélisation physique de l'actionneur synchrone34
      • 1.3.1. Description de l'actionneur en vue de sa modélisation34
      • 1.3.2. Hypothèses sur l'actionneur37
      • 1.3.3. Notations37
      • 1.3.4. Principales matrices des transformations38
      • 1.3.5. Modèle physique de l'actionneur synchrone38
      • 1.3.6. L'onduleur de tension à deux niveaux41
      • 1.3.7. Modèle de la charge mécanique42
      • 1.4. Modélisation en régime dynamique de l'actionneur synchrone dans le référentiel naturel triphasé a-b-c42
      • 1.4.1. Modèle des machines à pôles lisses et à excitation constante42
      • 1.4.2. Exploitation du modèle dans le référentiel a-b-c en régime permanent sinusoïdal, couple électromagnétique46
      • 1.4.3. Extensions au cas de machines à distributions de champ non sinusoïdales48
      • 1.5. Transformations vectorielles et modèles dynamiques dans les référentiels alpha-bêta et d-q (machines à distribution de champ sinusoïdale à pôles lisses et à pôles saillants)52
      • 1.5.1. Modélisation matricielle factorisée52
      • 1.5.2. Transformation de Concordia. Référentiel alpha-bêta53
      • 1.5.3. Transformation de Park, application à l'actionneur synchrone à pôles saillants55
      • 1.5.4. Note sur les coefficients de couple58
      • 1.6. Peut-on étendre la transformation de Park à des actionneurs synchrones à distributions de champ non sinusoïdales ?58
      • 1.7. Conclusion66
      • 1.8. Annexes67
      • 1.8.1. Valeurs numériques des paramètres67
      • 1.8.2. Nomenclature et notations68
      • 1.8.3. Remerciements71
      • 1.9. Bibliographie72
      • Chapitre 2. Alimentations optimales et commande en couple des actionneurs synchrones : conceptions dans le référentiel a-b-c77
      • Damien Flieller, Jean-Paul Louis, Guy Sturtzer et Ngac Ky Nguyen
      • 2.1. Introduction. Problématique des commandes en a-b-c77
      • 2.2. Modèle dans le référentiel a-b-c : extension de l'approche en régime permanent aux régimes transitoires78
      • 2.2.1. Cas des machines à distribution de champ sinusoïdale78
      • 2.2.2. Cas des machines à distribution de champ trapézoïdale79
      • 2.2.3. Note sur le couple électromagnétique pour les machines à structures non sinusoïdales81
      • 2.3. Structures des commandes en couple conçue dans le référentiel a-b-c82
      • 2.3.1. Cas des machines à distribution sinusoïdale82
      • 2.3.2. Extension au cas de machines à distribution trapézoïdale84
      • 2.4. Performances et critiques de l'approche de la commande dans le référentiel a-b-c85
      • 2.4.1. Cas d'une régulation purement proportionnelle85
      • 2.4.2. Cas d'une régulation de courant intégrale et proportionnelle (I.P.)90
      • 2.4.3. Interprétation en composantes de Park du régulateur I.P. conçu en a-b-c96
      • 2.4.4. Correcteurs avancés. Exemple du correcteur résonnant100
      • 2.4.5. Interprétation par la transformée de Park de la régulation par correcteur résonnant104
      • 2.5. Généralisations : extension des alimentations au cas des machines à distributions non sinusoïdales106
      • 2.5.1. Généralisation de la modélisation106
      • 2.5.2. Une première approche (heuristique) de la solution107
      • 2.5.3. Première généralisation : optimisation des pertes Joule (sans contrainte sur le courant homopolaire)108
      • 2.5.4. Application de cette approche : optimisation dans le cas où les forces électromotrices sont sinusoïdales111
      • 2.5.5. Seconde généralisation : optimisation des pertes Joule avec contrainte (le courant homopolaire doit être nul)111
      • 2.5.6. Interprétation géométrique des deux courants optimaux113
      • 2.6. Utilisation des développements en série de Fourier pour obtenir les courants optimaux117
      • 2.6.1. Intérêt des développements en série de Fourier (DSF)117
      • 2.6.2. Modélisation par les séries de Fourier (à coefficients complexes)118
      • 2.6.3. Propriétés des résultats par le développement en série de Fourier119
      • 2.6.4. Premier cas important : les fcém ne contiennent que des harmoniques de rangs impairs120
      • 2.6.5. Deuxième cas important : les fcém ne contiennent que des harmoniques de rangs pairs120
      • 2.6.6. Cas général, harmoniques de rangs pairs et impairs121
      • 2.6.7. Règles : pour imposer le couple il faut imposer ses différents harmoniques121
      • 2.6.8. Démarche générale pour l'optimisation (démonstration heuristique sur un exemple)122
      • 2.6.9. Formulation générale de la méthode d'optimisation126
      • 2.6.10. Un exemple important : la machine à distribution sinusoïdale du champ133
      • 2.6.11. Application : obtention d'un couple constant134
      • 2.6.12. Quelques résultats135
      • 2.7. Conclusion139
      • 2.8. Annexes139
      • 2.8.1. Valeurs numériques des paramètres139
      • 2.8.2. Nomenclature et notations139
      • 2.9. Bibliographie141
      • Chapitre 3. Alimentations optimales et commandes en couple des actionneurs synchrones. Conception dans le référentiel d-q145
      • Damien Flieller, Jean-Paul Louis, Guy Sturtzer et Ngac Ky Nguyen
      • 3.1. Introduction : sur les commandes conçues dans le repère de Park d-q145
      • 3.2. Modèle dynamique (cas de la machine à pôles saillants et excitation constante)147
      • 3.3. Première approche de la détermination des références optimales de courants (référentiel d-q)148
      • 3.4. Détermination des commandes en courant conçues dans le référentiel d-q150
      • 3.4.1. Principe d'une commande par inversion de modèle : exemple du correcteur proportionnel avec compensations150
      • 3.4.2. Autopilotage152
      • 3.4.3. Quelques propriétés d'une régulation performante des courants154
      • 3.4.4. Problèmes de robustesse d'une régulation proportionnelle des courants160
      • 3.5. Nouvelle commande par inversion de modèle : exemple du correcteur intégral-proportionnel (I.P.) avec compensations162
      • 3.5.1. Principe162
      • 3.5.2. Performances des régulations I.P. (intégral-proportionnel) pour les boucles de courants164
      • 3.5.3. Robustesse des régulateurs I.P. (intégral-proportionnel) pour les boucles de courants167
      • 3.5.4. Conclusion sur les performances des commandes dans le référentiel d-q170
      • 3.6. Alimentation optimale des actionneurs synchrones à pôles saillants, approche géométrique par les courbes isocouples170
      • 3.6.1. Généralités : une démarche générale par les surfaces de couple170
      • 3.6.2. Préliminaires 1 : cas des machines synchrones à aimants, à pôles lisses et à répartition spatiale de champ sinusoïdale175
      • 3.6.3. Préliminaires 2 : cas des machines synchrones à aimants, à pôles lisses et à répartition spatiale de champ non sinusoïdale - première extension de la transformation de Park177
      • 3.6.4. Remarque : analogie avec la théorie p-q180
      • 3.6.5. Visualisation en 3 D, cas des machines à pôles lisses181
      • 3.6.6. Généralisation aux machines à pôles saillants : cas des machines synchrones à aimants à répartition sinusoïdale du champ183
      • 3.6.7. Visualisation : cas d'une machine synchrone excitée à pôles saillants185
      • 3.6.8. Cas d'une machine synchrone réluctante187
      • 3.6.9. Cas des machines synchrones à réluctance variable et à répartition spatiale de champ non sinusoïdale. Deuxième extension de la transformée de Park188
      • 3.6.10. Visualisation : surface de couple d'une machine synchrone réluctante193
      • 3.7. Conclusion194
      • 3.8. Annexes195
      • 3.8.1. Valeurs numériques des paramètres195
      • 3.8.2. Nomenclature et notations195
      • 3.9. Bibliographie196
      • Chapitre 4. Commande d'axe avec actionneurs synchrones201
      • Jean-Paul Louis, Damien Flieller, Ngac Ky Nguyen, Guy Sturtzer
      • 4.1. Introduction201
      • 4.2. Principes adoptés pour les commandes en vitesse. Cas des régulateurs I.P.204
      • 4.3. Commandes en vitesse conçues dans le référentiel a-b-c (application à une machine à pôles lisses)207
      • 4.3.1. Généralités207
      • 4.3.2. Régulateur de vitesse intégral et proportionnel (I.P.) avec un correcteur de courant I.P. dans le référentiel a-b-c208
      • 4.3.3. Régulateur de vitesse intégral et proportionnel (I.P.) avec un correcteur de courant résonnant211
      • 4.4. Détermination de commandes en vitesse conçues dans le référentiel d-q (application à une machine à pôles saillants)212
      • 4.4.1. Généralités212
      • 4.4.2. Exemple introductif : commande en vitesse avec compensation ou découplage213
      • 4.4.3. Discussion sur les commandes en vitesse217
      • 4.4.4. Exemples de choix de régulation. De l'intérêt d'un régulateur I.P. : ses limitations221
      • 4.4.5. Exemples de choix de régulation. Régulateur I.P. avec un dispositif anti-windup223
      • 4.4.6. Exemples de choix de régulation. Régulateur I.P. avec une dynamique limitée225
      • 4.4.7. Exemple d'une régulation avancée. Régulateur P. associé à un observateur intégral229
      • 4.5. Note sur les régulations de position240
      • 4.6. Conclusion244
      • 4.7. Annexes245
      • 4.7.1. Valeurs numériques des paramètres245
      • 4.7.2. Nomenclature et notations245
      • 4.8. Bibliographie246
      • Chapitre 5. Implantation numérique de la commande vectorielle des actionneurs synchrones251
      • Flavia Khatounian, Eric Monmasson
      • 5.1. Introduction251
      • 5.2. Commande en couple classique, analogique et idéale d'un actionneur synchrone253
      • 5.2.1. Calcul des régulateurs de courants253
      • 5.2.2. Détermination des consignes de courants254
      • 5.2.3. Paramètres de l'actionneur synchrone étudié255
      • 5.2.4. Résultats de simulation de la commande vectorielle idéale analogique d'un actionneur synchrone256
      • 5.3. Problématique de l'implantation numérique de la commande vectorielle d'un actionneur synchrone257
      • 5.3.1. Les interfaces, sources de limitations257
      • 5.3.2. Diagramme des temps258
      • 5.3.3. Problématique de l'implantation numérique du contrôle vectoriel d'un actionneur synchrone260
      • 5.4. Discrétisation du système de commande260
      • 5.4.1. Choix de la période d'échantillonnage261
      • 5.4.2. Choix de l'instant d'échantillonnage262
      • 5.4.3. Mise en place de la correction numérique263
      • 5.4.4. Simulations de la commande avec les régulateurs discrets266
      • 5.5. Etude des délais introduits par l'implantation numérique du contrôle vectoriel de l'actionneur synchrone266
      • 5.5.1. Résultats de simulation après introduction des délais dans le système267
      • 5.5.2. Calcul de nouveaux régulateurs en tenant compte des délais268
      • 5.5.3. Simulation après correction des délais et après discrétisation du système270
      • 5.6. Problèmes de quantification271
      • 5.6.1. Quantification au niveau des mesures de courant271
      • 5.6.2. Quantification au niveau de la mesure de la position274
      • 5.6.3. Calcul de la vitesse par différenciation numérique275
      • 5.6.4. Quantification au niveau de la MLI vectorielle de l'onduleur de tension276
      • 5.7. Prise en compte des délais dans la transformation inverse de Park277
      • 5.8. Conclusion278
      • 5.9. Bibliographie279
      • Chapitre 6. Commande directe de la machine synchrone à aimants permanents281
      • Jean-Marie Rétif
      • 6.1. Préambule281
      • 6.2. Modèle de la machine synchrone à aimant permanents dans le repère DQ282
      • 6.2.1. Modélisation d'état282
      • 6.3. Commande DTC classique à fréquence libre283
      • 6.3.1. Principe général283
      • 6.3.2. Application expérimentale de la commande DTC286
      • 6.4. Commande DTC à fréquence fixe288
      • 6.4.1. Principe de la commande288
      • 6.4.2. Elaboration du vecteur de référence (...)291
      • 6.4.3. Résultats expérimentaux de la commande DTC à période de calcul fixe292
      • 6.5. Commande prédictive directe293
      • 6.5.1. Préambule293
      • 6.5.2. Principe général de la commande prédictive directe294
      • 6.5.3. Application au moteur synchrone à aimants permanents295
      • 6.5.4. Résultats expérimentaux300
      • 6.5.5. Commande prédictive directe par inversion de modèle301
      • 6.6. Conclusion309
      • 6.7. Bibliographie309
      • Chapitre 7. Machine synchrone et commandes prédictives tolérantes aux défauts de l'onduleur311
      • Caroline Doc, Vincent Lanfranchi et Nicolas Patin
      • 7.1. Introduction311
      • 7.2. Topologies de machines triphasées tolérantes aux défauts312
      • 7.2.1. Limitation du courant de court-circuit des machines à aimants312
      • 7.2.2. Circonscription du défaut à la seule phase en défaut312
      • 7.3. Topologies de convertisseurs tolérants aux défauts313
      • 7.4. Commandes tolérantes aux défauts315
      • 7.4.1. Modélisation des machines synchrones en vue de la commande tolérante aux défauts315
      • 7.4.2. Simulation des machines synchrones avec commande tolérante aux défauts316
      • 7.4.3. Commande prédictive322
      • 7.4.4. Application328
      • 7.5. Conclusion331
      • 7.6. Bibliographie331
      • Chapitre 8. Caractérisation de la commande sans capteur mécanique des machines synchrones à aimants permanents333
      • Maurice Fadel
      • 8.1. Introduction333
      • 8.1.1. Observation d'état et observateur de perturbation334
      • 8.1.2. Interaction des dynamiques de commande et d'observation335
      • 8.1.3. Placement des pôles pour la commande et pour l'observation338
      • 8.2. Commande sans capteur de la MSAP à l'aide d'un filtre de Kalman étendu341
      • 8.2.1. Rappel sommaire sur le filtre de Kalman (FK)339
      • 8.2.2. Application au cas de la MSAP344
      • 8.2.3. Résultats de simulation346
      • 8.3. Comparaison avec la méthode MRAS (Model Reference Adaptive System)349
      • 8.4. Résultats expérimentaux. Comparaison351
      • 8.5. Commande sans capteur de la MSAP avec observation du couple de charge353
      • 8.5.1. Commande par retour d'état sur les courants359
      • 8.6. Démarrage de la MSAP sans capteur mécanique362
      • 8.6.1. Les équilibres du système sans capteur mécanique362
      • 8.6.2. Analyse par simulation366
      • 8.6.3. Modification de la loi de commande pour une convergence globale369
      • 8.7. Conclusion372
      • 8.8. Bibliographie372
      • Chapitre 9. Commande sans capteur des machines synchrones à aimants : méthodes déterministes, convergence et robustesse375
      • Farid Meibody-Tabar, Babak Nahid-Mobarakeh
      • 9.1. Introduction375
      • 9.2. Modélisation en vue de la commande vectorielle sans capteur mécanique378
      • 9.2.1. Modèle d'état380
      • 9.2.2. Modèle d'ordre réduit382
      • 9.3. Analyse de la convergence de lois de commande sans capteur mécanique de MSAP fondées sur l'estimation de la f.é.m384
      • 9.3.1. Loi de commande de type proportionnel384
      • 9.3.2. Loi de commande à structure variable392
      • 9.4. Estimation du vecteur f.é.m. des MSAP399
      • 9.5. Robustesse de la commande sans capteur des MSAP vis-à-vis des incertitudes paramétriques401
      • 9.5.1. Incertitude sur les inductances statoriques403
      • 9.5.2. Incertitude sur le coefficient de f.é.m.404
      • 9.5.3. Incertitude sur la résistance statorique406
      • 9.6. Commande sans capteur des MSAP en présence d'incertitude sur la résistance414
      • 9.6.1. Estimation en ligne de la résistance414
      • 9.6.2. Minimisation de la sensibilité de la commande sans capteur à la résistance418
      • 9.7. Conclusion422
      • 9.8. Bibliographie423
      • 9.9. Annexe 1426
      • 9.10. Annexe 2427
      • Index429

  • Origine de la notice:
    • FR-751131015
  • Disponible - 621.33 COM

    Niveau 3 - Techniques