s'authentifier
version française rss feed
Fiche détaillée Thèses
Northwestern Polytechnical University (Chine) (12/01/2010), Abdellatif Miraoui (Dir.)
Liste des fichiers attachés à ce document : 
PDF
HUANGFU_Yigeng_These_UTBM.pdf(1.2 MB)
La recherche de systèmes nonlinéaires de contrôle de mode glissant à Ordre Supérieur et ses applications pour la MSAP
Yi-Geng Huangfu1

Les travaux concernent la commande d'un moteur synchrone à aimants permanents en utilisant les techniques de modes glissants par ordres supérieurs. On a développé une méthodologie complète partant des études théoriques relatives à la linéarisation exacte des systèmes non linéaires par retour d'état et aux techniques de commande par modes glissants, jusque l'implémentation des lois de commande obtenues tant en simulation que sur une plateforme expérimentale. Après avoir posé les objectifs de la thèse et donné les principales motivations, on propose en premier lieu un état de l'art historique du développement de la théorie de la commande pour les systèmes non linéaires. Les divers principes de base de la commande par modes glissants d'ordre un est présenté et explicitée et monte ainsi les avantages et les inconvénients. Une illustration est proposée avec exemple assez simple. Le phénomène de réticence ou de "chattering" est abordé et les solutions les plus classiques utilisées pour le réduire sont rappelées. L'application des techniques de modes glissants d'ordres supérieurs au moteur synchrone à aimants permanents est ensuite présentée. Partant des équations électriques, électromagnétiques et mécaniques qui régissent le système, le modèle d'état est clairement posé. Ensuite, l'auteur décline les objectifs de commande et décrit la synthèse d'une loi de commande, basée sur les modes glissants d'ordres supérieurs, permettant de les atteindre. L'étude qui est faite pour l'établissement du modèle tient aussi compte du fait que les paramètres du système varient dans le temps. Deux surfaces de glissements sont définies en accord avec les objectifs de commande : le courant id et la position angulaire. L'étape suivante a consisté alors à linéariser et découpler par retour d'état, ce système ayant deux entrées et deux sorties. Par la suite, une fois le système linéarisé et découplé, l'auteur fait la synthèse de complète de son correcteur à savoir la loi de commande et des dérivateurs basés sur des modes glissants par ordres supérieurs. De nombreuses simulations montrent l'efficacité du schéma de commande élaboré. Les résultats obtenus en implémentant les lois de commande étudiées sur une plateforme expérimentale sont présentés. L'auteur décrit d'abord la plateforme dSpace utilisée ainsi que le banc expérimental (moteur, capteurs, actionneurs filtres....). Ensuite, sont détaillées les différentes étapes d'implémentation de la commande en utilisant le logiciel MATLAB/SIMULINK. La méthodologie utilisée et les résultats expérimentaux obtenus sont exposés et commentés.
1 :  SET - Laboratoire Systèmes et Transports
Système non-linéaire – Théorie de géométrie différentielle – Linéarisation de retour d'information précieuse – Aimant permanent moteur synchrone

Research of Nonlinear System High Order Sliding Mode Control and its Applications for PMSM
Nonlinear system control has been widely concern of the research. At present, the nonlinear system decoupling control and static feedback linearization that based on the theory of differential geometry brought the research getting rid of limitation for local linearization and small scale motion. However, differential geometry control must depend on precise mathematical model. As a matter of fact, the control system usually is with parameters uncertainties and output disturbance. In this thesis, nonlinear system of control theory has been studied deeply. Considering sliding mode variable structure control with good robust, which was not sensitive for parameters perturbation and external disturbance, the combination idea of nonlinear system and sliding mode controls was obtained by reference to the large number of documents. Thus, it not only can improve system robustness but solve the difficulties problem of nonlinear sliding mode surface structure. As known to all, traditional sliding mode had a defect that is famous chattering phenomenon. A plenty of research papers focus on elimination/avoidance chattering by using different methods. By comparing, the document is concerned with novel design method for high order sliding mode control, which can eliminate chattering fundamentally. Especially, the approach and realization of nonlinear system high order sliding mode control is presented in this paper. High order sliding mode technique is the latest study. This thesis from the theory analysis to the simulation and experiment deeply study high order sliding mode control principle and its applications. By comparison, the second order sliding mode control law (also known as dynamic sliding mode control, DSM) may be effective to eliminate the chattering phenomenon. But it is still unable to shake off the requirement of system relative degree. Therefore, arbitrary order sliding mode controller is employed, whose relative degree can equal any values instead of one. The robot car model adopted high order sliding mode is taken as an example. The simulation results show that the tracking control is effective. In the control systems design, it is very often to differentiate the variables. Through the derivation of sliding mode, the expression of sliding mode differential value is obtained. The simulation results certificate sliding mode differentiator with robustness and precision. At the same time, the differentiator for arbitrary sliding mode is given to avoiding conventional complex numerical calculation. It not only remains the precision of variables differential value, but also obtains the robustness. A direct application is simplification for high order sliding mode controller. Due to its inherent advantages, the permanent magnet synchronous motor (PMSM) deserves attention and is the most used drive in machine tool servos and modern speed control applications. For improving performance, this paper will applied nonlinear high order sliding mode research achievement to MIMO permanent magnet synchronous motor. It changes the coupling nonlinear PMSM to single input single output (SISO) linear subsystem control problem instead of near equilibrium point linearization. Thereby, the problem of nonlinear and coupling for PMSM has been solved. In addition, Uncertainty nonlinear robust control system has been well-received study of attention. Because the robust control theory is essentially at the expense of certain performance. This kind of robust control strategy often limits bandwidth of closed loop, so that system tracking performance and robustness will be decreased. So, sliding mode control is an effective approach for improving system robust. This thesis first proposed a robust high order sliding mode controller for PMSM. The system has good position servo tracking precision in spite of parameters uncertainties and external torque disturbance. On this basis, According to the principle of high order sliding mode, as well as differentiator, the state variables of PMSM are identified online firstly and successfully. The results of simulation indicate observe value has high precision when sliding mode variable and its differentials are convergent into zero. The same theory is used in external unknown torque disturbance estimation online for PMSM. As if, load torque will no longer be unknown disturbance. System performance can be improved greatly. It establishes theoretical foundation for the future applications. At the end of paper, using advanced half-physical platform controller dSPACE to drive a PMSM, hardware experiment implement is structured completely. The experiment results illustrate that PMSM adopting precious feedback linearization decoupling and high order sliding mode controller can realize system servo tracking control with good dynamic and steady character.
Nonlinear system – Differential geometry theory – Precious feedback linearization – High order sliding mode – Differentiator – Permanent magnet synchronous motor – dSPACE

tous les articles de la base du CCSd...
tous les articles de la base du CCSd...
tous les articles de la base du CCSd...
tous les articles de la base du CCSd...
tous les articles de la base du CCSd...