Academic literature on the topic 'Commande LQ'

The Scramjet performance of air-breathing hypersonic vehicle is highly correlated with flight height, Mach and angle of attack (AOA). The violent disturbance of the AOA can cause the engine power off. Consequently the maneuverability of hypersonic vehicle is strictly limited in the phase of cruise. A composite Control system for an air-breathing hypersonic vehicle is presented. The hypersonic vehicle has a configuration with tail control rudders and a set of deflectable wings installed nearby the center of gravity. During the phase of cruise, the precision of AOA is achieved by deflecting tail rudders, and the maneuverable acceleration command is tracked by deflecting wings. A linear quadratic (LQ) track control algorithm with integrator is used to design the composite control system. Simulation results demonstrate that the composite control system has good performance in tracking AOA and acceleration command by respective deflection in cruise.

Abstract In this paper an algorithm for the trajectory tracking of a three-dimensional trajectory, assigned as a function of time, is presented. The proposed control system is suitable for application on unmanned aerial vehicles (UAVs) or for aircraft that require accurate path tracking, as in the case of rotorcraft in nap-of-the-earth (NOE) flight conditions. The control system logic features (i) an external loop based on a simple guidance scheme and a two-time-scale inverse simulation algorithm, and (ii) an inner loop, based on a linear-quadratic (LQ) full-state-feedback controller. In this way the control action is split into two contributions, i.e. a feedforward command, in order to follow the trajectory generated by the guidance scheme, and a feedback increment, for compensating external disturbances and model uncertainties. A rotorcraft model is used to demonstrate the algorithm capability in a NOE–like flight task. System robustness is analysed and control system performance are discussed in terms of the error between vehicle state and desired trajectory at a given time. Simulation of a representative manoeuvre shows that the feedforward estimate of the control action is accurate and only minor compensation is required from the LQ tracker. The algorithm is suitable for a number of applications, as (i) no simplifying assumptions are postulated for the model, (ii) there are no restrictions on the flight condition, and (iii) the computational time should allow for real–time implementation.

Le travail presente dans cette these est particulierement motive par la reformulation de la commande adaptative avec modele de reference sur l'etat partiel a l'aide de l'operateur delta pour des considerations d'unification de la theorie de la commande adaptative et de robustesse numerique. Ce travail est realise en trois etapes : - etape 1 : reformulation des algorithmes de commande lineaire quadratique avec l'operateur delta et analyse de leur stabilite aussi bien dans le cas d'un horizon infini que dans le cas d'un horizon fuyant. Pour ce faire une etude complete des proprietes des solutions des equations de riccati correspondantes est realisee. La relation entre la monotonicite de ces solutions et la stabilite du systeme de commande justifie une procedure d'initialisation. - etape 2 : developpement de deux algorithmes de commande adaptative avec modele de reference sur l'etat partiel. Les methodes de synthese utilisees sont la commande lineaire quadratique a horizon infini et la commande predictive generalisee, reformulees a l'etape 1. Toutes les mesures sont prises pour assurer la robustesse de l'algorithme d'adaptation parametrique vis-a-vis des perturbations d'etat, des variations de parametres et des dynamiques negligees. - etape 3 : evaluation des algorithmes de commande adaptative, d'une part en simulation a partir de trois modeles physiques de reacteurs fonctionnant en mode continu, semi-batch et batch et d'autre part en temps reel sur un procede pilote representant un systeme de transmission elastique. Les resultats obtenus sont assez prometteurs pour envisager des applications de la commande adaptative avec modele de reference sur l'etat partiel dans un environnement industriel

La commande des actionneurs électromécaniques occupe un des plus importants secteurs en automatisation des processus industriels. Face à l'imperfection des modèles utilisés (paramètres incertains, temporellement variables. . . ), une validation expérimentale des approches envisagées se révèle indispensable. À partir d'un processus précédemment élaboré, une architecture de commande conviviale (matérielle et logicielle) a été réalisée, pérennisant ainsi l'utilisation du banc d'essais. Les trois premières parties de ce mémoire sont d'ailleurs consacrées à des rappels inhérents à l'étude de cette classe de systèmes, à la description des caractéristiques constructives du processus à notre disposition, ainsi qu'à une présentation de l'architecture de commande du banc d'essais et un guide utilisateur. Suite à ce travail, une comparaison expérimentale de régulateurs réputés robustes permet de confronter deux grandes familles de correcteurs. Aux correcteurs de type linéaire quadratique (LQG, LQG/LTR, LQG/LTR avec pondérations fréquentielles), sont opposés des correcteurs de type adaptatif passif fonctionnant en modes glissants (avec commutations au niveau de l'organe de puissance, ou des gains de contre-réaction). Les trois dernières parties du présent mémoire traitent ainsi de rappels sur les notions relatives à la commande robuste, de la description des commandes utilisées et de l'étude circonstanciée des résultats expérimentaux obtenus

Cette thèse se concentre sur la commande optimale des systèmes de complémentarité linéaire (notés LCS). Les LCS sont des systèmes dynamiques définis par des équations différentielles algébriques (ÉDA), où une des variables est définie par un problème de complémentarité linéaire.Ces systèmes se retrouvent dans la modélisation de nombreux phénomènes, tels que les équilibres dynamiques de Nash, les systèmes dynamiques hybrides ou encore la modélisation de circuits électriques. Les propriétés des solutions à ces ÉDA dépendent essentiellement de propriétés que doit vérifier la matrice D présente dans la complémentarité.Ces contraintes de complémentarité posent des problèmes à deux niveaux. Premièrement, l’analyse de ces systèmes dynamiques font souvent appel à des outils pointus, et leurs études laissent encore des questions non résolues. Deuxièmement, la commande optimale pour ces systèmes pose des soucis à cause d’une part de présence éventuelle de l’état dans les contraintes, et d’autre part une violation assurée des qualifications des contraintes qui sont une hypothèse récurrente des problèmes d’optimisation.La recherche de ce manuscrit se concentre sur la commande optimale de ces systèmes. On s’intéresse principalement à la commande quadratique (minimisation d’une fonctionnelle quadratique en l’état et la commande), et à la commande temps minimal. Les résultats se concentrent sur deux pans: d’un côté, on opère une approche analytique du problème afin de trouver des conditions nécessaires d’optimalité (si possible, on démontre qu’elles sont suffisantes) ; dans un deuxième temps, une approche numérique est effectuée, avec le soucis d’obtenir des résultats numériques précis de manière rapide
This thesis focuses on the optimal control of Linear Complementarity Systems (LCS). LCS are dynamical systems defined through Differential Algebraic Equations (DAE), where one of the variable is defined by a Linear Complementarity Problem.These systems can be found in the modeling of various phenomena, as Nash equilibria, hybrid dynamical systems or modeling of electrical circuits. Properties of the solution to these DAE essentially depend on properties that the matrix D in the complementarity must meet. These complementarity constraints induce two different challenges. First, the analysis of these dynamical systems often use state of the art tools, and their study still has some unansweredquestions. Second, the optimal control of these systems causes troubles due to on one hand the presence of the state in the constraints, on the other hand the violation of Constraint Qualifications, that are a recurring hypothesis for optimisation problems.The research presented in this manuscript focuses on the optimal control of these systems. We mainly focus on the quadratic optimal control problem (minimisation of a quadratic functional involving the state and the control), and the minimal time control. The results present two different aspects: first, we start with an analytical approach in order to find necessary conditions of optimality (if possible, these conditions are proved to be sufficient); secondly, a numerical approach is tackled, with the aim of getting precise results with a reduced computational time

On étudie la commande en position d'un axe flexible en présence de contraintes sur la commande. L'objectif est de réaliser une commande de déplacement en temps minimum. L'étude compare deux approches : d'une part la commande optimale donnée par la résolution des équations de Pontriaguine et, d'autre part, une commande de type linéaire quadratique. Si la première approche permet d'avoir un point de référence pour comparer d'autres stratégies, elle est par contre irréaliste dans la réalisation. On montre qu'à condition de choisir avec soin les coefficients des matrices de pondération de la commande LQ, on peut obtenir les résultats tout à fait acceptables, simples à mettre en œuvre et de structure en boucle fermée. La conception est linéaire mais on a montré que la stabilité était étudiée en présence des non-linéarités inhérentes à ces systèmes (jeux, frottements secs). On joint des résultats issus tant de simulation que d’essais expérimentaux
We study the position control of a constrained flexible axis. The purpose is to carry our a minimum time displacement control. The study compares two approaches : the optimal control given by the resolution of Pontriagin’s equations and a linear quadratique control. The first approach gives a reference point against which other strategies can be compared, but its realization is unrealistic. It is shown that with an appropriate choice of the weithing matrix, we can obtain acceptable results, simpler to perform and with a closed loop structure. The conception is linear but the stability has been studied with the inherent non linearities of these systems. A sub optimal control system design method has been tested by simulation and implemented on an experimental model

La forte et rapide croissance de l'énergie éolienne à travers le monde a nécessité la mise en vigueur de nouveaux critères normalisés permettant de l'intégrer dans les réseaux électriques sans affecter la qualité et la stabilité du système, et qui peuvent demander aux éoliennes de participer au réglage de la fréquence dans les réseaux en cas de besoin. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse visent à proposer une solution de loi de commande qui permette aux éoliennes de participer au réglage de la fréquence du réseau. En analysant les limites des correcteurs classiques de types P, PI et PID, nous avons opté pour la commande LQ munie d'une approche multimodèle et qui a montré de bonnes performances aux résultats de simulation. Certaines améliorations ont été ajoutées à cette loi de commande du genre modèle de référence, action intégrale, ... afin de permettre une poursuite de puissance autour d'une référence donnée qui change selon la fréquence du réseau

Ce mémoire traite le problème de la stabilité de la commande prédictive généralisée (GPC). L'élaboration de cette stratégie est donnée au premier chapitre. Le deuxième chapitre est consacré au rappel des résultats des auteurs qui ont traité ce problème ainsi qu'à la reformulation du système en boucle fermée obtenu par l'application de cette stratégie, sous plusieurs aspects. Dans le troisième chapitre, nous avons donné une condition suffisante, pour choisir le coefficient de pondération de la commande, qui permet de placer le polynôme caractéristique dans une hypersphère de stabilité. Ces résultats concernent un choix de l'horizon de commande unitaire et sont limites à des systèmes stables ou proches de la stabilité. Des algorithmes permettant le choix de tous les paramètres de synthèse, assurant la stabilité asymptotique du système en boucle fermée, ont été proposés dans le quatrième chapitre. Contrairement aux résultats du chapitre précédent, ces derniers concernent tous les systèmes. Ils sont basés uniquement sur la réponse impulsionnelle du système en boucle ouverte, ils peuvent être appliqués dans le cas adaptatif. Le dernier chapitre est consacré à la mise en application de ces résultats à un processus thermique

Pour faire face à l'évolution du marché aéronautique vers des avions de plus en plus flexibles, nous présentons dans ce mémoire de thèse une méthodologie pour déterminer les lois de commande d'un avion souple. Après avoir construit un modèle réaliste, nous avons développé une méthode permettant de choisir les gouvernes et les capteurs, en fonction des objectifs recherchés. Nous montrons ensuite que les techniques directes de placement de structure propre, utilisées pour l'avion rigide, ne sont plus adaptées à l'avion souple, et nous proposons trois nouvelles méthodologies de synthèse. La première consiste à tirer partie des techniques modales et optimales à travers un problème d'optimisation (Commande Mixte). Les deux suivantes sont basées sur la commande linéaire quadratique avec retour de sortie : dans un premier cas on obtient un correcteur statique, tandis que dans l'autre le retour de sortie est dynamique. La loi de commande finale est complétée par une précommande dynamique calculée pour limiter les couplages entre le pilote et les vibrations de la structure. Nous présentons également des outils d'analyse de la robustesse en stabilité vis-à-vis d'incertitudes fréquentielles ou paramétriques, et nous définissons plusieurs algorithmes d'optimisation permettant d'améliorer localement la robustesse des lois de commande. Enfin nous appliquons ces techniques sur plusieurs modèles d'avion souple. Les résultats obtenus valident les techniques présentées, et montrent que la commande de l'avion souple est d'autant plus facile à calculer et à implanter, que la configuration gouvernes/capteurs est favorable.

Les objectifs de ce travail consistent à diminuer la consommation énergétique d'un véhicule électrique. Après avoir modélisé la chaîne de traction incluant un moteur asynchrone, un onduleur triphasé et sa commande ainsi que la mécanique, deux voies d'optimisation sont abordais. La première consiste à optimiser la commande en amont de l'onduleur. Différentes familles de commandes sont alors développées. La première commande optimise un critère sur une durée instantanée. Elle a été simulée, puis implantée sur véhicule. Elle apporte un gain d'autonomie significatif (quelques pourcents) et diminue la variation d'un cycle de conduite à l'autre. La seconde commande optimise un critère sur une durée plus longue. Sous certaines hypothèses, c'est un retour d'état linéaire avec un critère quadratique (commande LQ). Des premiers résultats de simulation font apparaître des autonomies supérieures à celles obtenues avec la première famille. La seconde voie consiste et optimiser la commande au niveau de l'onduleur. Une commande minimisant les pertes de l'onduleur est déterminée à partir des résultats de simulation. L'association d'un contrôle direct du couple et d'une commande en pleine onde à hautes vitesses diminue les pertes totales de l'onduleur de manière importante (quelques tourments de la puissance nominale)

L'objectif de cette thèse est d'optimiser l'utilisation d'actionneurs redondants pour un avion de transport lorsqu'une défaillance des actionneurs arrive en vol. La tolérance aux pannes résulte ici de la redondance des actionneurs présents sur l'avion. Différents concepts et méthodes classiques liés aux chaînes de commande de vol tolérantes aux pannes sont d'abord examinés et de nouveaux concepts utiles pour l'analyse requise sont introduits. Le problème qui est abordé ici est de développer une méthode de gestion des pannes des commandes de vol dans le cas d'une défaillance partielle des actionneurs, qui va permettre à l'avion de poursuivre en toute sécurité la manœuvre prévue. Une approche de commande en deux étapes est proposée et appliquée à la fois à l'évaluation de la manœuvrabilité restante et à la conception de structures de commande tolérante aux pannes. Dans le premier cas, une méthode d'évaluation hors ligne des qualités de vol basée sur la commande prédictive est proposée. Dans le second cas, une structure de commande tolérante aux pannes basée sur la commande non linéaire inverse et la réaffectation des actionneurs en ligne est développée. Dans les deux cas, un problème de programmation linéaire quadratique (LQ) est formulé. Différents cas de pannes sont considérés lorsqu'un avion effectue une manœuvre classique. Trois solveurs numériques sont appliqués aux solutions en ligne et hors ligne des problèmes LQ qui en résultent.