Robust control systems

RESUME -Cet article étudie un nouveau contrôle robuste du moteur asynchrone à double alimentation (MADA) défini dans le domaine complexe. Le contrôle proposé est basé sur des régulateurs PI à coefficients complexes. La réalisation de ce contrôle dans le domaine complexe a permis de réduire la dimension du système, d'optimiser la mise en oeuvre de la stratégie de contrôle et enfin, de réduire le nombre de ressources utilisées lors de l'implémentation de cet algorithme. En effet, l'utilisation du modèle d'état du MADA défini dans le domaine complexe a permis de réduire de moitié l'ordre du système, entraînant ainsi la réduction du schéma de contrôle et du nombre de ressources utilisées lors de son implémentation. La stratégie de commande proposée a été testée en simulation pour plusieurs points de fonctionnement, et les résultats obtenus ont mis en relief les bonnes performances et la robustesse de la commande mise en oeuvre. Ces résultats ont également clairement montré que la commande proposée permet d'avoir des performances meilleures et une réduction considérable du temps d'exécution d'environ 17.74% par rapport à la commande vectorielle standard du moteur asynchrone à double alimentation, ce qui conduit à réduire les ressources matérielles nécessaires. Mots-clés -Moteur Asynchrone à Double Alimentation(MADA), commande vectorielle(FOC), régulateur PI à coefficient Complexe.

Minh et al (2003) and Toshihiro Abe et al (2010) proposed a new method to derive circular distributions from the existing linear models by applying Inverse stereographic projection or equivalently bilinear transformation. In this paper, a new circular model, we call it as stereographic circular normal moment distribution, is derived by inducing modified inverse stereographic projection on normal moment distribution (Akin Olosunde et al (2008)) on real line. This distribution generalizes stereographic circular normal distribution (Toshihiro Abe et al (2010)), the density and distribution functions of proposed model admit closed form. We provide explicit expressions for trigonometric moments.

RESUME -Les travaux présentés comparent expérimentalement l'effet de deux topologies de conversion AC/DC sur la courbe de rendement d'une éolienne équipée d'une génératrice à aimants permanents à flux axial. Les deux stratégies de conversion étudiées sont (i) un redresseur passif à diodes et (ii) un redresseur actif à transistors MOSFETs piloté par commande vectorielle sans capteur mécanique. Il est mis en évidence que les deux stratégies ne peuvent couvrir les même points de fonctionnement mécaniques avec la même tension de bus. La configuration (i) permet uniquement une adaptation d'impédance localisée dépendante de la tension DC aux bornes du redresseur. La configuration (ii) permet de maximiser le rendement de conversion sur toute la plage de vitesses de vent mais son opération à haute vitesse est limitée par la tension du bus continu. ABSTRACT -This work studies the effect of two rectifying strategies on the energy conversion efficiency of a wind turbine equipped with an axial flux permanent magnet synchronous generator. The experimental comparison involves (i) a diode full bridge rectifier and (ii) a PWM MOSFETs rectifier with sensorless vector control. It has been shown that the two configurations cannot cover the same operating points with the same DC bus voltage. Configuration (i) allows a localized impedance matching which is highly dependent on the DC bus voltage. Strategy (ii) allows to maximize the conversion efficiency along a wide wind speed range. The latter is limited by the DC voltage for high speeds. MOTS-CLES -Eolienne -Rendement -AC/DC -Commande vectorielle sans capteur -Machine synchrone à aimants permanents

View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk provided by University of Biskra Theses Repository REMERCIEMENTS Je remercie DIEU le tout puissant de m'avoir donné le courage, la patience et la volonté pour effectuer ce travail. Je tiens à exprimer mes sincères remerciements à mon promoteur Monsieur BENAKCHA Abdelhamid Maître de conférences à l'Université de Biskra pour avoir suivi et dirigé ce travail. Je tiens aussi à le remercier pour sa disponibilité, son aide, ses suggestions, sa patience et ses encouragements qu'il m'a apportés tout au long de ce travail. Mes remerciements vont tout particulièrement à Monsieur MENACER Arezki , Maître de conférences à l'Université de Biskra pour son co encadrement et sa disponibilité, son soutien, ses conseils qui ont toujours été très précieux et son suivi durant la préparation du mémoire. Je suis particulièrement reconnaissant à Monsieur le Président de Jury de m'avoir fait l'honneur de présider ce jury. Egalement, mes remerciements les plus vifs vont aux membres Jury pour avoir accepté de juger ce travail. J'exprime aussi mes vifs remerciements au Directeur du laboratoire LGEB de Biskra Monsieur le professeur ZOUZOU Salah Eddine pour les facilités et la mise à disposition des moyens du laboratoire. Enfin je remercie toute personne ayant participé de prés ou de loin à la réalisation de ce travail. . J'ai tout le plaisir à dédier ce travail à : • mes très chers parents, qui ont veillé sur moi depuis ma naissance jusqu'à ce que je suis. Aujourd'hui, vient mon tour pour vous remercier en leur dediant ce travail qui est aussi le fruit de leurs sacrifices, • mon frère Ali et mes soeurs, • toute ma famille. III.9.1 Fonctionnement de la machine en mode génératrice couplée au réseau III.9.2 Fonctionnement en mode synchrone III.9.3 Fonctionnement de la machine en mode moteur ANNEXE A : Caractéristiques des machines électriques ANNEXE B : Synthèse du régulateur proportionnel intégral (PI) Références bibliographiques Au cours de ces dernières années, la consommation de l'énergie a considérablement augmenté. Les prévisions confirment cette tendance notamment compte tenu du développement industriel et de l'évolution démographique. Les ressources traditionnelles d'origines principalement fossiles sont, d'une part épuisables et ne peuvent être exploitées que pour quelques décennies et d'autre part, elles produisent des déchets toxiques et radioactifs qui détruisent la nature et mettent en danger la vie humaine. Pour limiter l'utilisation de telles sources d'énergie et subvenir aux besoins en énergie de la société actuelle, il est nécessaire de trouver d'autres solutions plus adaptées. Il y a deux façons d'agir. La première consiste à diminuer la consommation des récepteurs d'énergie, ce qui est difficile, voire impossible à cause de l'industrialisation massive. La deuxième manière consiste à trouver et développer d'autres formes d'énergies dites renouvelables et inépuisables. Parmi celles-ci, on trouve l'énergie éolienne qui semble l'une des plus prometteuses avec un taux de croissance mondial très important. La production de l'énergie électrique à l'aide des systèmes éoliens se base essentiellement sur les génératrices asynchrones [1]. Dans le domaine de la génération d'énergie couplée au réseau, les machines asynchrones à cage dominent car elles offrent des performances attractives en termes de coût d'investissement, tout particulièrement dans les solutions de base où elles sont directement connectées au réseau [2]. La génératrice asynchrone à cage est largement utilisée dans ce domaine. Cela est dû à sa robustesse, son coût le moins chère du marché et sa fiabilité [2]. La production d'une énergie électrique conforme aux exigences du réseau exige le bon fonctionnement de cette génératrice. Cependant, nul système n'est à l'abri d'une défaillance. Il faut donc mettre en oeuvre des systèmes de surveillance et prévoir des redondances matérielles dans les équipements. Depuis quelques années, grâce à l'évolution des techniques informatiques, il est possible de faire appel aux systèmes de supervision et de diagnostique. Leur rôle est de signaler la présence d'un dysfonctionnement dans le processus. L'objectif de notre travail, s'articule autour de la modélisation de la génératrice asynchrone couplée au réseau pour la simulation des défauts de nature ruptures des barres rotorique et par le biais des méthodes de traitement de signal, on essaye de faire le pronostique pour l'étude du comportement de la génératrice asynchrone triphasée à cage d'écureuil et de l'aérogénérateur en absence et en présence de défaillances. Pour présenter ce travail, nous avons organisé le mémoire en trois chapitres. Le premier chapitre est consacré aux généralités sur les systèmes éoliens. Des rappels et la mise en équations et les concepts physiques régissant le fonctionnement sont donnés. Ces rappels sont suivis par un état de l'art sur la conversion électromécanique à travers les différents types de génératrices utilisées et les convertisseurs qui leur sont associés. Le deuxième chapitre consiste en la réalisation d'un simulateur (sous environnement MATLAB) de la turbine éolienne. Celui-ci est basé sur l'utilisation de modèle de la machine à courant continu commandée de façon à reproduire le comportement mécanique d'une éolienne. La turbine est modélisée, la variation du couple qu'elle génère est appliquée à cette machine à courant continu. Le troisième chapitre est consacré à la présentation des modèles de la machine asynchrone tenant compte des défauts de type rupture de barres. En premier lieu, nous présentons le développement du modèle multi enroulements dans une approche analytique. Par l'intermédiaire d'une transformation généralisée, nous introduisons ensuite le modèle diphasé équivalent. Puis on a adapté ce modèle pour un fonctionnement en génératrice couplé au réseau. Enfin, divers tests et résultats de simulation sont présentés en utilisant le modèle réduit du moteur et de la génératrice à l'état sain et avec défaut. L'analyse du défaut est assuré par le biais de l'analyse spectrale du courant, de la vitesse et du couple en utilisant la transformation de Fourier rapide FFT (spectrogramme), pour la validation des tests expérimentaux. Le travail se termine par une conclusion générale dans laquelle on expose le bilan des principaux résultats obtenus et les perspectives futures pour l'amélioration de ce modeste travail.

RESUME-L'un des plus grands défis de la production d'énergie éolienne est de lisser la fluctuation de la puissance de sortie du générateur éolien dû à la variation aléatoire de la vitesse du vent. La fluctuation de la puissance éolienne se produit généralement sur une échelle de temps de quelques secondes à plusieurs heures. Ce travail traite de la fluctuation de la puissance éolienne sur des échelles de temps de l'ordre de la minute puisqu'elle est la plus souvent rencontrée et elle peut affecter la qualité de puissance du réseau électrique. Nous avons trouvé que le système de stockage d'énergie par supercondensateurs (SSES) est un moyen très utile pour compenser la puissance fluctuante puisqu'il est capable de contrôler les puissances active et réactive simultanément. Le vent est intermittent et aléatoire, donc une méthode appropriée a été choisie pour déterminer la puissance de référence du système de contrôle en minimisant le dimensionnement du système de stockage d'énergie requis.

RESUME-L'un des plus grands défis de la production d'énergie éolienne est de lisser la fluctuation de la puissance de sortie du générateur éolien dû à la variation aléatoire de la vitesse du vent. La fluctuation de la puissance éolienne se produit généralement sur une échelle de temps de quelques secondes à plusieurs heures. Ce travail traite de la fluctuation de la puissance éolienne sur des échelles de temps de l'ordre de la minute puisqu'elle est la plus souvent rencontrée et elle peut affecter la qualité de puissance du réseau électrique. Nous avons trouvé que le système de stockage d'énergie par supercondensateurs (SSES) est un moyen très utile pour compenser la puissance fluctuante puisqu'il est capable de contrôler les puissances active et réactive simultanément. Le vent est intermittent et aléatoire, donc une méthode appropriée a été choisie pour déterminer la puissance de référence du système de contrôle en minimisant le dimensionnement du système de stockage d'énergie requis.

Inverted pendulum systems have an important place in practice for control problems due to their nonlinear structures. It is a very difficult task to control the orientation and speed of objects and robots which are free in three dimensions. These systems constitute the substructure of many advanced systems. Conventional actuators may not be used in such applications due to various limitations. Under these circumstances usage of reaction wheels come into prominence. Reaction wheel based systems are used for orienting, coordinating and balancing of spacecraft, transport systems, and other such systems. In this study, dual axis self-balancing reaction wheel based inverted pendulum system which is a basis for many complex systems has been designed, manufactured and controlled.

Through system identification for robust control methods and utilizing real-time experimental field data, a comprehensive mathematical model is derived that represents the dynamic performance of a single electrode positioning system (EPS) in an industrial electric arc melting furnace (EAF). This EPS is characterized by large, time-varying dynamic parameters, which fluctuate based on operating conditions, specifically as the electrode weight changes within its operational range. The system identification methodology for robust control is developed in four main steps, progressing from experimental design to model validation. This approach yields a nominal model of the actual system and provides a trustworthy estimate of the region of uncertainty of the model,
bounded by models of the real system under maximum and minimum electrode weight conditions (limit operating models). The methodology generates three fourth-order time-delay models using an ARMAX structure. The results are promising, as system identification for robust control enables the derivation of mathematical models specifically tailored for designing robust controllers. These controllers significantly enhance the EPS control system’s performance and substantially reduce
energy consumption and environmental emissions.

This paper presents experimental results of three control strategies to stabilize a two-wheeled inverted pendulum. The control techniques used are PID, Linear-Quadratic Regulator (LQR), and Sliding Mode Control. The comparison results of the three controllers are for angular wheel position tracking, for external disturbances, and parameter uncertainties in the model. Tests are quantified in terms of Integral Square Error – ISE. For the experiments, the robot was constructed with LEGO Mindstorms NXT 2.0. Keywords—LQR, PID, sliding mode control, robustness, tracking.

This paper outlines the use of a balance truncation algorithm to design low order infinite impulse response (IIR) interpolator for pilot symbol assisted modulation. A state space model is developed to optimize filter coefficients. The proposed design for the filter has a frequency response is quite stable. This approach is highly beneficial for systems employing fading channel estimation. A comparison is given for the achieved results to that with ideal case.

Precise speed control of DC motors is an important requirement for efficient industrial automation and diverse applications fields. In this paper, a speed control of a DC motor for a photovoltaic system is proposed using fuzzy logic technique as a controller with a DC-DC converter type positive output Luo converter (POLC). POLC, one of a new generation of DC-DC converters which presents multiples advantages, is used as an intermediary between the photovoltaic source and the DC motor, in order to control the transmitted power with low power losses. Multiple classical control techniques could be used to control DC motor speed. However, in this work, a PI fuzzy logic controller (FLC) is proposed to get better pursuit, response and speed accuracy which represents important parameters to control on some industrial applications. Different system blocks are developed on MATLAB/Simulink as environment. Simulation results, using comparison between a conventional PID controller and the PI-fuzzy logic controller, demonstrate the good behaviour of the proposed system.

présentation devant un représentant de la coopération franco-malgache pour l'enseignement supérieur (MADES) et les collègues de l'IST-D en vue d'une préparation de la candidature à la bourse du gouvernement français BGF 2009 concernant la recherche en alternance. 28 avril 2009, Salle de Conseil de la présidence de l'Université d'Antananarivo : présentation devant les jurys du MADES en vue d'une audition relative à la bourse BGF 2009, séjour relatif à la première année de thèse 2009-2010. 6 janvier 2010, Bureau du Professeur Gildas Besançon, GIPSA-lab, Grenoble INP : présentation devant les directeurs de thèse se portant sur l'état d'avancement de la thèse. 9 mars 2010, Salle de Conseil de la présidence de l'Université d'Antananarivo : présentation devant les jurys du MADES en vue d'une audition relative à la bourse BGF 2010, séjour relatif à la deuxième année de thèse 2010-2011. 16 juillet 2010, Salle CIDDR de la Bibliothèque universitaire de l'Université d'Antsiranana : présentation publique lors du séminaire scientifique organisée par l'Association des Docteurs et Doctorants pour la Recherche (AD2R), ESP Antsiranana, en vue de partager à cette communauté universitaire l'état d'avancement de la thèse. 18 mars 2011, Salle CIDDR de la Bibliothèque universitaire de l'Université d'Antsiranana : présentation publique lors de la journée scientifique organisée par l'AD2R en vue de partager à cette communauté universitaire l'état d'avancement de la thèse. 25 mars 2011, Salle de réunion du Campus Numérique Francophone (CNF) de l'Agence Universitaire de la Francophonie (AUF) à Ankatso : présentation devant les jurys du MADES et de l'AUF en vue d'une audition relative à la bourse AUF/BGF 2011, séjour relatif à la troisième année de thèse 2011-2012.

With the advancement in robotics technology over the recent years, underwater robots' design and development are gaining interest. Unmanned underwater vehicles (UUVs) have many applications in aquaculture, deep-sea exploration, research, and enhanced rescue tasks. However, various factors must be considered when developing any underwater vehicle system to explore the deep ends of the underwater world. In this paper, we develop the most suitable model for understanding various system parameters. The new mathematical model considers certain constraints and external disturbances exerted on the system. Also, a control strategy is suggested for the UUV's stability and robustness. The suggested observer and model are simple, allowing for accurate estimations of all system states and the global impacts of unknown limped perturbations with a minimal computational cost.

Dans ce travail, nous étudions la modélisation et la commande d'une chaîne de conversion d'énergie éolienne à base d'une génératrice asynchrone à double alimentation. Tout d'abord, le modèle mathématique de l'ensemble du système étudié est développé dans les coordonnées du Parc d-q. Par la suite, la stratégie de commande proposée est conçue à partir d'une technique de commande de type Backstepping dont les objectifs : Extraire le maximum de puissance à partir des vitesses variables du vent (MPPT) ; Injecter le courant électrique dans le réseau tout en gardant un très bon facteur de puissance (PFC). Finalement les résultats des différentes simulations de toute la chaîne de conversion, réalisées sous environnement MATLAB/Simulink.

Our work is motivated by the desire of governments around the world to fight against global warming by increasing the participation rate of renewable energy sources in the grid. This increase will reach about 20% by 2030 around the world. The goal of our research is to support the willingness of governments by providing a control scheme to encourage strong participation of Wind Energy Conversion Systems (WECS) in power systems. To do this, we first present the different types of controls used for the doubly-fed induction generators (DFIG) based WECS which include vector control and nonlinear control. Following this presentation, non-linear and multi-variable control was selected as most suitable for our study. Thus, a new control scheme based on a nonlinear multivariable controller for the rotorside converter of the wind energy conversion systems has been proposed. In this control schem, in which the DFIG based WECS is connected to a grid in which it participates in primary and secondary frequency regulation while maintaining high performance for voltage control. The originality of the new control scheme is that it allows the WECS to participate in frequency control as in the same manner as a conventional Steam turbine The effectiveness of the method was validated by simulation in SimPowerSystems blockset of Matlab.

La modulation de largeur d'impulsions (PWM) p.4 Le contrôle vectoriel de tension : contrôle E/F p.5 Le contrôle vectoriel de flux pour moteur asynchrone p.10 Les diagrammes d'essais p.13 Applications Choix des lois de commande Un certain nombre de mots clés sont répertoriés dans la figure 01. Ces mots clés sont rassemblés en 2 groupes qui sont relatifs à 2 techniques distinctes.

L’objectif principal de ce travail est de continuer et améliorer la recherche dans le cadre de production par l’énergie éolienne et d’évaluer les performances de l’aérogénérateur à base de la machine asynchrone double étoile connectée au réseau électrique et l’étude de l’interaction de ce générateur avec le réseau de distribution.

L'augmentation de la puissance éolienne installée en Europe a un impact croissant sur le réseau de transport du fait de la difficulté à prévoir la production, de la capacité d'accueil limitée du réseau, du risque de déconnexions intempestives des fermes d'éoliennes et d'une dégradation de la qualité de l'électricité. Cet article propose une synthèse de cette problématique après avoir présenté les technologies d'éoliennes de grande puissance et les contraintes liées à leur raccordement au réseau de transport. Des relevés expérimentaux et des résultats de simulation illustrent la qualité de la puissance générée par différentes technologies d'éoliennes isolées ou en ferme, l'impact de ces éoliennes sur un réseau électrique et certaines possibilités de réglage qui permettraient d'améliorer leur intégration dans le réseau.

Precise speed control of DC motors is an important requirement for efficient industrial automation and diverse applications fields. In this paper, a speed control of a DC motor for a photovoltaic system is proposed using fuzzy logic technique as a controller with a DC-DC converter type positive output Luo converter (POLC). POLC, one of a new generation of DC-DC converters which presents multiples advantages, is used as an intermediary between the photovoltaic source and the DC motor, in order to control the transmitted power with low power losses. Multiple classical control techniques could be used to control DC motor speed. However, in this work, a PI fuzzy logic controller (FLC) is proposed to get better pursuit, response and speed accuracy which represents important parameters to control on some industrial applications. Different system blocks are developed on MATLAB/Simulink as environment. Simulation results, using comparison between a conventional PID controller and the PI-fuzzy logic controller, demonstrate the good behaviour of the proposed system.

The article addresses a robust control strategy for efficient path tracking of nonholonomic wheeled mobile robot (WMR) based on time delay approach. Depending on the application requirements, nonholonomic WMR system might be subjected to various payloads, which affects the overall system mass, inertia, position of center of mass and other hardware parameters statically or dynamically. Under such circumstances, accurate modeling of nonholonomic robots is difficult and challenging. The proposed controller negotiates uncertainties caused due to payload variations as well as associated disturbances and reduces modeling effort through approximation of the overall uncertainties with a composite function. It has been shown that the controller does not require any bounds on the uncertainties, thus providing unconstrained working paradigm. The controller is proposed for a nonholonomic WMR and its effectiveness is verified through simulation and experimentally while WMR is commanded to track various paths. The superior performance is also noted against adaptive sliding mode control law.

DOI to the publisher's website. • The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review. • The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers. Link to publication General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain • You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal. If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the "Taverne" license above, please follow below link for the End User Agreement:

A robust receding horizon control (RHC) with free control moves is applied to polytopic parametric uncertainty systems with multiple input delays and unstable system matrices. A difficulty in the previous robust RHC work is that the free control moves are unsuitable for the system with input time delay, which is overcome in this paper by the design based on the augmented state. As a result, the synthesis of local control based on augmented feedback is given offline to alleviate the online computation burden. The free control moves before the augmented feedback are the online decision variables, which are solved by minimizing a sequence of nonnegative scalars online. The recursive feasibility is guaranteed by adopting the augmented state space equation. By adjusting the robust positively invariant set, the stability of the closed-loop system is guaranteed. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm improves the control performance effectively.

Ce travail présente une étude comparative de la commande de l’aérogénérateur asynchrone à double alimentation (GADA) associée aux différentes techniques de commande et de réglage. Dans la première partie de la thèse, pour assurer une commande robuste de la (GADA), améliorer la qualité d’énergie et rendre le système insensible aux perturbations, le principe de la commande découplée consiste à l’appliquer dans la chaîne de conversion d’énergie éolienne connectée directement au réseau, avec l’exploitation de la commande (MPPT). Les résultats des différentes simulations effectuées, sont analysés pour prouver les bonnes performances de ce type de commande. La deuxième partie de cette thèse, porte sur l’application de la commande directe du couple (DTC) classique dans notre système de conversion d’énergie. Cependant, cette stratégie présente des inconvénients importants. D’autre part, la fréquence de commutation est non-maîtrisable ainsi que les ondulations au niveau du flux et du couple ...

In this paper, we propose an output regulation approach, which is based on principle of model-reality differences, to obtain the optimal output measurement of a discrete-time nonlinear stochastic optimal control problem. In our approach, a model-based optimal control problem with adding the adjustable parameters is considered. We aim to regulate the optimal output trajectory of the model used as closely as possible to the output measurement of the original optimal control problem. In doing so, an expanded optimal control problem is introduced, where system optimization and parameter estimation are integrated. During the computation procedure, the differences between the real plant and the model used are measured repeatedly. In such a way, the optimal solution of the model is updated. At the end of iteration, the converged solution approaches closely to the true optimal solution of the original optimal control problem in spite of model-reality differences. It is important to notice that the resulting algorithm could give the output residual that is superior to those obtained from Kalman filtering theory. The accuracy of the output regulation is therefore highly recommended. For illustration, a continuous stirred-tank reactor problem is studied. The results obtained show the efficiency of the approach proposed.

Les éoliennes en mer, en pleine expansion en Europe, sont des structures élancées avec une première fréquence propre fortement dépendante de l'interaction sol-structure. Ce type de structure est soumis à un chargement latéral cyclique et dynamique induit par le vent, la houle et les courants mais aussi la rotation des pales. Les fréquences de ces sollicitations sont très proches de la première fréquence propre de l'éolienne. De fait, les éoliennes offshore typiquement installées et dénommées "soft-stiff" ont leur première fréquence propre qui s'insère dans un intervalle restreint compris entre la fréquence du rotor et celle des pales. Pour éviter tout phénomène de résonnance, il est donc nécessaire de pouvoir évaluer précisément cette grandeur. Or, les éoliennes sont actuellement dimensionnées à partir des guides relatifs aux plateformes pétrolières offshores dont les fondations sont des pieux flexibles ayant un fort élancement. Au contraire, les monopieux, qui représentent 80% des fondations mises en place pour les éoliennes en mer, ont un diamètre large, un élancement faible (L/D compris entre 4 et 6) et un comportement rigide. Dans ce contexte, une étude comparative de différentes méthodes d'évaluation de la première fréquence propre d'une telle structure (de référence ou innovantes) est proposée en se basant sur un modèle réduit d'éolienne à l'échelle 1/60. Les résultats obtenus permettent à la fois de souligner les imperfections de la méthode de référence et de mettre en exergue les méthodes les plus simples et les plus efficaces.

This paper presents experimental results of three control strategies to stabilize a two-wheeled inverted pendulum. The control techniques used are PID, Linear-Quadratic Regulator (LQR), and Sliding Mode Control. The comparison results of the three controllers are for angular wheel position tracking, for external disturbances, and parameter uncertainties in the model. Tests are quantified in terms of Integral Square Error – ISE. For the experiments, the robot was constructed with LEGO Mindstorms NXT 2.0. Keywords—LQR, PID, sliding mode control, robustness, tracking.

The work carried out in this project concerns the modeling and the power control of a wind power system based on a double-fed asynchronous generator (DFIG) driven by its rotor-side converter CCM in order to maximize the efficiency of this system and reduce the mechanical stress. In the first part, the situation of the wind energy and the conversion systems used (types of generators, the most used configurations, etc.) were presented, then the wind chain was modeled and adopted from the theoretical study. In the third and fourth part, an indirect vector control strategy for the control of current and power of the DFIG will be presented and developed. In addition to the problem of optimizing the production of the system and the limitation of mechanical stress, it was also sought to reduce the harmonic rate of the currents by using active filtering by the DFIG itself.

Les travaux présentés dans cette thèse ont été effectués à la Direction des Etudes et Recherches d'Electricité De France, (E.D.F.-D.E.R., 1 Avenue du Général de Gaulle, 92141 Clamart Cedex), au sein du groupe Automatique Théorique et Cybernétique. Ils ont été menés sous la responsabilité universitaire du Laboratoire d'Automatique et de Recherche Appliquée (L.A.R.A E.S.S.T.I.N. Parc Robert Bentz, 54500 Vandoeuvre-lès-Nancy) appartenant au Centre de Recherche en Automatique de Nancy (C.R.A.N.). Je tiens à exprimer mes sincères remerciements à Monsieur R. MAINARD, Professeur à l'Université de Nancy 1 et Directeur de l'E.S.S.T.I.N., pour m'avoir fait l'honneur de présider le jury. J'exprime toute ma gratitude à Monsieur E. IRVING, Ingénieur et Chef du groupe AT.C., pour m'avoir accueilli dans son groupe et pour m'avoir guidé, encouragé et conseillé tout au long de ma thèse. Je tiens à remercier vivement Monsieur R. HUSSON Professeur à l'Institut National Polytechnique de Lorraine et Directeur du C.R.A.N., Monsieur C. CANUDAS DE WIT Chargé de Recherches au C.N.R.S. et Monsieur A. RACHID Maître de Conférences à l'Ecole Centrale de Lyon pour avoir accepté d'examiner mon travail. Je remercie également Monsieur M. AUBRUN, Professeur à l'Université de Nancy 1 pour avoir accepté de participer au jury. Je tiens à exprimer mes sincères remerciements à Monsieur C. HUMBERT, Professeur à l'Université de Nancy l, pour m'avoir accueilli dans son laboratoire. Enfin je ne saurais oublier de remercier tous les membres du Groupe Automatique Théorique et Cybernétique ainsi que ceux du L.AR.A. pour leur gentillesse à mon égard.

En este articulo se profundiza en el estudio de los patrones de marcha para robots hexapodos con extremidades denominadas C-legs. En el estudio se analizan varios modos de marcha que distintos tipos de seres vivos emplean para desplazarse por el medio terrestre, y otro nuevos que se plantean al ver las limitaciones que presentan los existentes en la actualidad. Todo el estudio se ve reforzado con una serie de simulaciones realizadas donde los resultados obtenidos se analizan para seleccionar cual es el mejor modo de marcha para una situacion en concreto.

Oceanographic science is frequently hindered by a lack of spatial and temporal resolution for most parameters oceanographic science desires to measure. This paper discusses our effort to advance the current state of bathymetric mapping as part of the Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) charter. MBARI scientists and engineers, in consultation with the external community, have produced a new multibeam mapping autonomous underwater vehicle (AUV) system. The system is intended to reduce some of the impediments encountered by science trying to resolve specific portions of the oceans bottom. Starting with the established and in‐house developed Dorado AUV technology, MBARI engineering refined the AUV into a full ocean depth capable and now operational multibeam mapping system (MBAUV). The MBAUV system conducts regular multibeam bathymetry, subbottom, and sidescan surveys for oceanographic science. MBAUV is a torpedo‐shaped, 6000 m rated vehicle operating the aforementioned son...

In this paper we propose the idea of using Bionomic Algorithm (BA) for the shortest path finding problem. SPF is a very important issue associated with many other tasks like network routing and graph/map analysis etc. Different techniques have been used for solving the SPF problem, some of them being Dijkstra Algorithm, Floyd Algorithm, Genetic Algorithm, Tabu Search etc. The choice of algorithm for any specific problem depends upon the complex tradeoffs between complexity, performance etc. Our aim is to use type 3 heuristics algorithm for SPF. Simulations are carried out for BA algorithm and Dijkstra algorithm using MATLAB.

Etude de commandes non linéaires pour réseaux électriques: Application à un système SMIB Télécharger, Lire PDF Description Les réseaux d'énergie électrique font partie des systèmes dynamiques qui intéressent de nombreux chercheurs. Dans cet ouvrage, nous avons considéré un modèle simplifié d'un générateur électrique connecté à un bus infini (modèle SMIB). Nous avons d'une part mis en oeuvre l'approche multimodèle à états couplés par transformation par secteurs non linéaires et sa commande par compensation parallèle distribuée pour la stabilisation de l'angle de puissance et nous avons comparé les résultats avec ceux obtenus par une commande classique PID. D'autre part, ce travail souligne tout d'abord comment la procédure dite de « backstepping » pour la synthèse d'une loi de commande non linéaire peut être adaptée pour garantir en plus de la stabilité le respect de contraintes de type inégalité sur la sortie utilisée. Cette approche est ensuite illustrée par le problème de commande de l'angle ou de la tension dans le cas du modèle SMIB. Il met aussi l'accent sur certaines caractéristiques des fonctions Barrières utilisées comme un outil de conception pour la commande sous des contraintes de sortie. Plusieurs résultats de simulations sont présentés en conséquence.

Ties often have a strength naturally associated with them that differentiate them from each other. Tie strength has been operationalized as weights. A few network measures have been proposed for weighted networks, including three common measures of node centrality: degree, closeness, and betweenness. However, these generalizations have solely focused on tie weights, and not on the number of ties, which was the central component of the original measures. This paper proposes generalizations that combine both these aspects. We illustrate the benefits of this approach by applying one of them to Freeman's EIES dataset.

Several underwater tasks require detail visualisation of a water space and bottom features. Search and identification of sea mines or explosives are good examples of such activity. To achieve high capability of detection and correct identification, high accuracy and resolution are required. One of the valuable tools, that can be used for acoustic visualisation are side scan sonars. They are in use since early beginning of underwater activity, but it is only recently that applications of high frequency, high definition sonars are being investigated. First research results show a need regarding better understanding of equipment specification. The aim of a research, reflected in this paper, is to study possibilities of detection and identification of objects located on the sea bottom or slightly buried by means of a side-scaning sonar. The sonar considered is installed on Remotely Operated cable controlled Vehicle (ROV) or Autonomous Underwater Vehicle (AUV) that introduces important limitations to size, weight and power consumption of sonar system. Theoretical evaluation of sonar parameters and definition of information needed for detection and recognition of selected types of object are required for this purpose. For experimental evaluation of theoretical consideration typical industrial equipment has been selected. Tritech International Sea King Side Scan Sonar provides basic facilities. It is modified to allow direct comparison of two images obtained simultaneously from two transducers working at different frequencies.

Modelling errors and robust stabilization/tracking problems under parameter and model uncertainties complicate the control of the flexible underactuated systems. Chattering-free slidingmode-based input-output control law realizes robustness against the structured and unstructured uncertainties in the system dynamics and avoids the excitation of unmodeled dynamics. The main purpose of this paper was to propose a robust adaptive solution for stabilizing and tracking direct-drive (DD) flexible robot arms under parameter and model uncertainties, as well as external disturbances. A lightweight robot arm subject to external and internal dynamic effects was taken into consideration. The challenges were compensating actuator dynamics with the inverter switching effects and torque ripples, stabilizing the zero dynamics under parameter/model uncertainties and disturbances while precisely tracking the predefined reference position. The precise control of this kind of system demands an accurate system model and knowledge of all sources that excite unmodeled dynamics. For this purpose, equations of motion for a flexible robot arm were derived and formulated for the large motion via Lagrange’s method. The goals were determined to achieve high-speed, precise position control, and satisfied accuracy by compensating the unwanted torque ripple and friction that degrades performance through an adaptive robust control approach. The actuator dynamics and their effect on the torque output were investigated due to the transmitted torque to the load side. The high-performance goals, precision and robustness issues, and stability concerns were satisfied by using robust-adaptive input-output linearization-based control law combining chattering-free sliding mode control (SMC) while avoiding the excitation of unmodeled dynamics. The following highlights are covered: A 2-DOF flexible robot arm considering actuator dynamics was modelled; the theoretical implication of the chattering-free sliding mode-adaptive linearizing algorithm, which ensures robust
stabilization and precise tracking control, was designed based on the full system model including actuator dynamics with computer simulations. Stability analysis of the zero dynamics originated from the Lyapunov theorem was performed. The conceptual design necessity of nonlinear observers for the estimation of immeasurable variables and parameters required for the control algorithms was emphasized.

This thesis considers the stabilization and the robust stabilization of certain classes of hybrid systems using model predictive control. Hybrid systems represent a broad class of dynamical systems in which discrete behavior (usually described by a finite state machine) and continuous behavior (usually described by differential or difference equations) interact. Examples of hybrid dynamics can be found in many application domains and disciplines, such as embedded systems, process control, automated traffic-management systems, electrical circuits, mechanical and bio-mechanical systems, biological and bio-medical systems and economics. These systems are inherently nonlinear, discontinuous and multi-modal. As such, methodologies for stability analysis and (robust) stabilizing controller synthesis developed for linear or continuous nonlinear systems do not apply. This motivates the need for a new controller design methodology that is able to cope with discontinuous and multi-modal syste...

In this work, we study the structure regulator for the perturbations attenuation which is based on the infinite structure regulator. The structure regulator is able to attenuate the perturbations if the transfer function of the departures and perturbations has a numerical value almost equal to zero, and it does not require the perturbations to attenuate them. We apply the structure regulator and the infinite structure regulator to a quadrotor which maintains the horizontal position with respect to the earth for the step and sine perturbations. INDEX TERMS Quadrotor, perturbations attenuation, model, roll and pitch angles. I. INTRODUCTION

This paper presents balancing, velocity and motion control of a self-balancing vehicle. A cascade controller is implemented for both balancing control and angular velocity control. This controller is tested in simulations using a proposed mathematical model of the system. Motion control is achieved based on the kinematics of the robot. Control hardware is designed and integrated to implement the proposed controllers. Pitch is kept under 1° from the equilibrium position with no external disturbances. The linear cascade control is able to handle slight changes in the system dynamics, such as in the centre of mass and the slope on an inclined surface.

This paper presents an algorithm for all achievable coefficients of Proportional Integral Derivative (PID) controllers in an integral-derivative plane that stabilizes and satisfies additive mixed sensitivity constraint with an uncertain time delay for a continuous-time system. This algorithm solves the singularity problem of designing PID controllers in the integral and derivative plane and estimates achievable ranges of proportional gain of the PID controllers. A numerical cascaded ball and beam with unity feedback control of an SRV-DC motor and uncertain communication time delays in the system process demonstrate the application of this methodology. In this application, the additive weight bounds the additive errors for the cascaded ball and beam and the closed-loop SRV-DC motor system transfer function with the internal communication time delays

A parallel robot is defined as a mechanism of closed kinematic chains with rigid movements, high speed, precision and better inertias, in respect to those with structures composed by open links. besides these configurations describe highly nonlinear behaviours, reflected in the complexity of their kinematic and kinetic models. Finally, these systems are integrated with control techniques that obtain the desired trajectories in this paper for continuous 3D printing applications. For this reason, the development of control techniques based on dynamics by torque control law using drivers for the actuators maintaining the desired torque are described, these control techniques allow to obtain continuous behaviours in the final effector in order to make uniform impressions for biopolymer scaffolds.

Dans ce papier, les auteurs proposent une commande vectorielle destinée pour un moteur asynchrone double alimenté. La double orientation des flux, respectivement du stator et du rotor, permet de disposer d'une commande linéaire et découplée offrant un couple optimal. Les résultats de simulation obtenus montrent la faisabilité et l'efficacité de la méthode proposée permettant d'outrepasser les problèmes de stabilité en boucle ouverte inhérents à ce mode d'alimentation de la machine asynchrone à rotor bobiné.

in the most remote areas, diesel generator is the main power source. For these regions, the price of grid extension would be prohibitive and the additional cost of the fuel supply increases dramatically with isolation that gives the advantage to renewable energy such as wind and hydro plants. In this context, the contribution envisaged with this memory for the power and control of a double-fed asynchronous machine and the effect it may bring its application in a chain of dedicated energy conversion for isolated site. The study selected structure. Modeling the double-fed asynchronous machine has been presented, and we have proposed a vector control strategy based on the principle of the stator flux orientation, the results of the simulation model in MATLAB / environment Simulank shows that control permits adjustment of the voltage and the stator frequency at constant values despite external stresses due to the variation of load and driving speed.