Design tools for the robust decentralized control of large-scale systems with time delays - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Design tools for the robust decentralized control of large-scale systems with time delays

Conception de contrôleurs robustes et décentralises pour les grands systèmes interconnectes avec retards

Résumé

In our hyper connected world, complex systems widely exist such as the internet, the global banking system, and the power grid. There is a growing demand for understanding and controlling the dynamics of such complex systems. Decentralised and distributed controls that communicate locally, rather than globally, are used in most recent designs of complex systems. These control strategies tend to be more cost efficient in terms of communication requirements, fault diagnosis and maintenance. Designing such controls may be challenging since they must collectively meet global objectives while acting locally. In engineering, time-delays appear frequently in systems due to delays in communication, computation, sensors or actuators. However, state-of-the-art methods available for design of decentralised or distributed control do not carry over easily to systems with time-delays. Furthermore, the underlying theoretical framework is not adapted toward complex systems where the overall dynamics are largely determined by the interactions of individual components. In this thesis, a general approach is presented to design distributed and decentralised controllers for systems with time-delays. A scalable and computationally efficient algorithm for distributed control design is presented for a class of large-scale interconnected systems using a graph-theoretic approach. Furthermore, we propose an approach to design decentralised controllers for systems with modern communication links by optimizing the robustness against control imperfections (possibly varying transmission delays, sampling which might be aperiodic, package lost, and noise).
Dans notre monde hyper connecté, il existe de nombreux systèmes complexes comme l’Internet, le système bancaire mondial, le réseau électrique et de nombreux autres systèmes. Il existe une demande croissante pour la compréhension et contrôler la dynamique de ces systèmes complexes. Les contrôles décentralisés et distribués qui communiquent localement, plutôt que globalement, sont utilisés dans les conceptions les plus récentes de systèmes complexes. Ces stratégies de contrôle tendent à être plus rentables en termes d'exigences de communication, de diagnostic des pannes et de maintenance. La conception de tels contrôles peut être difficile, car ils doivent collectivement répondre à des objectifs globaux tout en agissant localement. En ingénierie, des retards apparaissent fréquemment dans les systèmes par suite de retards dans la communication, le calcul, les capteurs ou les actionneurs. Cependant, les méthodes de pointe disponibles pour la conception d'un contrôle décentralisé ou distribué ne sont pas facilement applicables aux systèmes avec des retards. De plus, le cadre théorique sous-jacent n'est pas adapté aux systèmes complexes où la dynamique globale est largement déterminée par les interactions des composants individuels. Dans cette thèse, une approche générale est présentée pour concevoir des contrôleurs distribués et décentralisés pour des systèmes avec des retards. Un algorithme extensible en dimension et efficace en calcul pour la conception de commandes distribuées est présenté pour une classe de systèmes interconnectés à grande échelle utilisant une approche basée sur la théorie des graphes. De plus, nous proposons une approche pour la conception de contrôleurs décentralisés robustes vis-à-vis des incertitudes de modèles (par exemple, lorsque le modèle unique des sous-systèmes n’est qu’une approximation) et des imperfections de communication (retards variables, échantillonnage apériodique, asynchronisme, bruit).
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03070185 , version 1 (15-12-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03070185 , version 1

Citer

Deesh Dileep. Design tools for the robust decentralized control of large-scale systems with time delays. Automatic Control Engineering. Ecole Centrale Lille, France; KU Leuven, Belgium, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03070185⟩
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