Academic literature on the topic 'Moteur linéaire à induction'

Résumé Cet article porte sur les résultats de recherches traitant de l’hypothèse de la variabilité de la pratique physique. De plus, il décrit les principaux facteurs pouvant influencer l’apprentissage moteur et la performance motrice. Finalement, des stratégies d’organisation de la pratique physique sont proposées pour les enseignants d’éducation physique ainsi que pour les entraîneurs sportifs. Plus particulièrement, la pratique physique spécifique est suggérée quand il s’agit d’adultes, de garçons, d’experts, ainsi que de tâches simples et lentes de positionnement linéaire. En revanche, la pratique physique variable est recommandée quand il s’agit d’enfants, de novices, de filles, ainsi que de tâches balistiques rapides et complexes faisant appel à un processus de formation de schéma moteur.

Cette thèse porte sur l’étude des performances du moteur linéaire de référence par la méthode d’analyse éléments finis, et la conception optimale sur un modèle lourd en temps de calcul. La méthode éléments finis est utilisée pour étudier les performances du moteur linéaire de référence, car le modèle analytique d’un moteur linéaire est difficile à construire dû aux effets d’extrémités. Le modèle éléments finis (MEF) 2D permet de prendre en compte l’effet d’extrémité de longueur finie. L’effet d’extrémité de largeur finie est intégré au modèle 2D en faisant varier la conductivité du secondaire et en ajoutant une inductance de tête de bobines. Ensuite, le couplage entre le MEF 3D magnétique et thermique permet de prendre en compte tous les effets d’extrémité et de l’influence de la température. Un banc d’essais est construit pour valider les modélisations éléments finis. La comparaison entre les différents modèles montre l’importance du modèle couplé. L’optimisation directe sur un MEF est très couteuse en temps de calcul. Les stratégies d’intégrer un modèle de substitution au lieu d’un MEF sont étudiées. L’optimisation directe sur un modèle de substitution et l’algorithme Efficient Global Optimisation (EGO) sont comparés. Un algorithme Space Mapping (SM) 3 niveaux est proposé. Les résultats des cas tests montrent que le SM 3 niveaux est plus efficace par rapport à l’algorithme SM 2 niveaux. Une nouvelle stratégie d’optimisation avec un faible budget d’évaluation du MEF est proposée et testée dans le contexte d’une modélisation difficile. La stratégie proposée permet d’évaluer les MEF en parallèle, ainsi permet un gain considérable de réduction du temps d’optimisation<br>This thesis focuses on studying the performance of the linear induction motor using the method of finite element analysis, and the optimal design on a time-costly model. The finite element method is used to study the performance of the linear induction motor. Firstly, the 2D finite element model (FEM) is constructed, which allows taking into account the longitudinal end effects. The transverse edge effects are taken into account within 2D model by varying the conductivity of the secondary and by adding the inductance of the winding overhang. Secondly, a coupled model between the magnetic and thermal 3D FEM is built which allows taking into account both the end effects and the temperature influence. Finally, a test bench is realized to validate the models. The comparison between the different models shows the importance of the coupled model. Optimal design using finite element modeling tools is a complex task and also time-costly. The surrogate model-assisted optimization strategies are studied. The direct surrogate model-assisted optimization and the Efficient Global Optimization are compared. A three-level output space-mapping technique is proposed to reduce the computation time. The optimization results show that the proposed algorithm allows saving a substantial computation time compared to the classical two level output space-mapping. Using the 3D FEM, a multi-objective optimization with a progressive improvement of a surrogate model is proposed. The proposed strategy evaluates the FEM in parallel. A 3D Pareto front composed of the finite element model evaluation results is obtained, which allows taking the decision for the engineering design

Cette thèse porte sur l'étude des performances du moteur linéaire de référence par la méthode d'analyse éléments finis, et la conception optimale sur un modèle lourd en temps de calcul. La méthode éléments finis est utilisée pour étudier les performances du moteur linéaire de référence, car le modèle analytique d'un moteur linéaire est difficile à construire dû aux effets d'extrémités. Le modèle éléments finis (MEF) 2D permet de prendre en compte l'effet d'extrémité de longueur finie. L'effet d'extrémité de largeur finie est intégré au modèle 2D en faisant varier la conductivité du secondaire et en ajoutant une inductance de tête de bobines. Ensuite, le couplage entre le MEF 3D magnétique et thermique permet de prendre en compte tous les effets d'extrémité et de l'influence de la température. Un banc d'essais est construit pour valider les modélisations éléments finis. La comparaison entre les différents modèles montre l'importance du modèle couplé. L'optimisation directe sur un MEF est très couteuse en temps de calcul. Les stratégies d'intégrer un modèle de substitution au lieu d'un MEF sont étudiées. L'optimisation directe sur un modèle de substitution et l'algorithme Efficient Global Optimisation (EGO) sont comparés. Un algorithme Space Mapping (SM) 3 niveaux est proposé. Les résultats des cas tests montrent que le SM 3 niveaux est plus efficace par rapport à l'algorithme SM 2 niveaux. Une nouvelle stratégie d'optimisation avec un faible budget d'évaluation du MEF est proposée et testée dans le contexte d'une modélisation difficile. La stratégie proposée permet d'évaluer les MEF en parallèle, ainsi permet un gain considérable de réduction du temps d'optimisation.

L'objectif de cette thèse est le développement des méthodes d'identification simples à implémenter en temps réel pour des systèmes non linéaires avec paramètres variant dans le temps. Les algorithmes développés sont destinés à l'identification des paramètres afin de permettre leurs mises à jour "en-ligne" dans un schéma de commande. Deux types d'approche sont développés: La première approche est basée sur les observateurs à structure variable (CSV). Dans cette approche, deux types de schéma d'identification des paramètres électriques et du flux rotorique d'un moteur asynchrone (MAS) sont proposés. Le premier et le deuxième schéma sont basés respectivement sur une loi dynamique et une loi d'estimation algébrique convergeant en temps fini. Les résultats en simulation et i1 en implémentation en temps réel ont été comparés à ceux obtenus par la méthode des moindres carrés récursifs (MCR). L'algorithme d'estimation basé sur l'OSV est plus robuste par rapport aux incertitudes paramétriques, aux bruits de mesure et est plus facile à implémenter en temps réel que la méthode MCR. La deuxième approche est basée sur un prédicteur neuronal à base radiale. Nous avons proposé une méthode basée sur ce type de prédicteur pour une classe de systèmes non linéaires plus large. Une application combinant cette méthode avec un observateur à haut gain sur l'identification des paramètres électriques et la vitesse rotorique d'un MAS triphasé a été également étudiée. Les simulations de défaut réalisées permettent l'extension de la méthode aux diagnostics et détection des pannes ainsi qu'à la commande du MAS sans utiliser les capteurs de vitesse. Les résultats expérimentaux obtenus par les deux approches montrent bien la convergence assez rapide des estimés vers leurs vraies valeurs et leurs robustesses par rapport aux variations des paramètres dans le temps, aux bruits de mesure, aux incertitudes paramétriques et du modèle ainsi qu'aux effets d'échantillonnages<br>This dissertation deals with on-line identification of nonlinear systems with time-varying parameters. The algorithms developed here are potentially useful for the design of the drives that can adjust controller parameters automatically. Another possible application is for the detection of failure. Two approaches have been designed. The first approach is based on the sliding mode observer (SMO). Two identification schemes using this approach have been investigated for electrical parameters and rotor flux estimation of an induction motor. The first and the second scheme are based respectively on the dynamical law and algebraic law which converge in finite time. The simulation and expenmental results have been compared to the results obtained using the recursive least square methods (RLSM). The methods based on the SMO are more robust with respect to parameters uncertainties, measures noises and are more easily implementable than the RLSM method. The second approach is based on the radial basis function neuronal predictor. We proposed parameters estimation scheme using this predictor for a large class of nonlinear systems with time-varying parameters. This method has been combined with high-gain observer to estimate electrical parameters and rotor speed of a three phase induction motor. The method can also be applied to the design of the mot or drives in sensorless control. Real-time implementation results obtained using both approaches show the fast convergence of the estimates to their true values and the robustness of both approaches with respect to time-varying parameters, measures noises, parameters and model uncertainties and sampling effects

Cette thèse porte sur le développement d’un cogénérateur résidentiel constitué d’un générateur linéaire asynchrone entraîné par deux moteurs Stirling fonctionnant en mode ‘piston libre double effet’. Les critères caractérisant un tel cogénérateur sont décrits ainsi que ses différents modes d’utilisation dans le domaine résidentiel. Les différentes technologies sont passées en revue.Les équations de la mécanique sur lesquelles se fondent le contrôle du couplage thermoélectrique du cogénérateur et sa stabilité y sont définies. Le générateur électrique est modélisé en vue de calculer les grandeurs électriques des équations à bobines couplées et les grandeurs du schéma électrique équivalent, ce schéma permet d’inverser le modèle.Les résultats des modèles analytiques sont validés par des mesures faites sur des maquettes spécialement conçues. Une étude paramétrique de la structure du générateur a permis d’optimiser ses performances. Les équations de la mécanique et le modèle électrique sont utilisés pour poser les bases d’une optimisation ‘système’ du cogénérateur<br>This thesis focuses on the development of a residential cogenerator which consists of a linear induction generator driven by two Stirling engines, free-piston double-acting operating mode. The criteria characterizing such cogenerator are described and its various modes of use in the residential sector. The various technologies are reviewed.The equations of mechanics that underlie the control of the coupling of thermoelectric cogeneration and stability are defined.The electric generator is modeled to calculate the electrical coil coupled equations and the magnitudes of the equivalent circuit, this scheme allows us to reverse the pattern. The results of analytical models are validated by measurements on specially designed models. A parametric study of the structure of the generator has optimized its performances. The equations of mechanical and electrical model are used to lay the groundwork for optimization of all the cogenerator, considered as a system

Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif d'apporter une contribution aux méthodes de commande et d'observation des machines asynchrones destinées à la traction électrique. Dans ce contexte, plusieurs algorithmes ont été développés et implémentés. Après une présentation rapide de la commande vectorielle classique, de nouvelles approches de commande non linéaire sont proposées : il s'agit plus précisément de la commande backstepping classique et sa variante avec action intégrale. Une deuxième partie est consacrée à l'observation et à l'estimation des paramètres et des états de la machine, basée sur des structures MRAS-modes glissants d'une part et sur des structures de filtrage synchrone d'autre part. Une analyse détaillée du problème de fonctionnement à basse vitesse nous a conduit à proposer une solution originale dans le cadre d'une commande sans capteur mécanique. Le problème de la dégradation du couple en survitesse a été traité par un algorithme de défluxage basé sur la conception d'un contrôleur de tension. Enfin, nous avons proposé un algorithme d'optimisation afin de minimiser les pertes dans l'ensemble Onduleur-Machine<br>The work presented in this thesis aims to contribute to the control and observation of the induction machines for electric traction. Several algorithms have been developed and implemented. After a fast presentation of the classical vector control, new approaches of non-linear control are proposed : the classical backstepping and integral backstepping. A second part deals with the observation and the estimation of parameters and states of the machine, based on MRAS-Sliding Mode structures on one hand and on synchronous filtering structures on the other hand. A detailed analysis of the operation at low speed led us to propose an original solution for a Sensorless control. The torque degradation in field weakening zone was treated by a voltage regulation controller. Finally, we proposed losses minimization algorithm for the Inverter-Machine set

Les effets d’extrémité jouent un rôle important dans la modélisation et la commande de la Machine Linéaire à Induction (MLI). Ces phénomènes augmentent significativement la non-linéarité du modèle de la machine et génèrent plusieurs difficultés pour contrôler et observer ses états avec de bonnes performances. Cette thèse aborde trois problématiques distinctes : la commande robuste de la MLI, l’estimation de la vitesse et du flux de la MLI et le contrôle robuste à base d’observateur en utilisant la théorie du mode glissant d’ordre supérieur.Dans la première partie de la thèse, trois contrôleurs robustes assurant la poursuite de trajectoire de la vitesse et du flux pour la MIL ont été développés : le Super Twisting (ST), le Super Twisting Adaptatif (STA) et le Twisting Adaptatif (TA). Ces commandes ont été testées en simulations et leurs performances ont été démontrées. Ainsi, le ST assure un contrôle continu avec convergence à temps fini de l’erreur à zéro malgré les perturbations, sous l’hypothèse que les bornes des incertitudes sont connues. Cette hypothèse est relaxée dans le cas du TA et du STA grâce à leurs propriétés adaptatives.Dans la deuxième partie de la thèse, un nouveau modèle du MLI a été proposé et son observabilité a été démontrée. Ensuite un Observateur par Mode Glissant d’Ordre Deux (MGOD) et un Observateur par Mode Glissant d’Ordre Supérieur (MGOS) ont été synthétisé afin d’estimer la vitesse et le flux du MLI, uniquement en utilisant la mesure des tensions et des courants statorique. La stabilité des deux observateurs a été prouvée par une approche de Lyapunov et leurs performances ont été démontrées à travers des simulations.Dans la dernière partie de la thèse, deux commandes par rejet actif des perturbations sont synthétisées. Ainsi et dans un premier temps, le modèle de la MLI est décomposé en deux sous-systèmes du second ordre. Ensuite, deux contrôleurs (le twisting et le super-twsiting) ont été synthétisés afin d’assurer la poursuite du flux et de la vitesse. Le MGOS est utilisé pour estimer les dérivées du flux et de la vitesse, ainsi que pour l’estimation en temps réel de la perturbation. Les contrôleurs quant à eux assurent la compensation des perturbations et la poursuite des trajectoires du flux et de la vitesse. La stabilité et la convergence des deux commandes proposées ont été prouvées et leurs performances démontrées par simulation<br>Dynamic end effects play an important role in the Linear Induction Machine (LIM) control. They increase significantly the nonlinearity of the machine model and generate several difficulties to control and observe states with good performances. This thesis addresses three distinctissues: LIM robust control, LIM speed and flux estimation and observer-based robust control using higher order sliding mode theory.In the first part, to achieve speed and flux tracking,Super Twisting Controller (STC), Adaptive Super Twisting Controller (ASTC), and Adaptive Twisting Controller (ATC) were proposed and implemented into LIM system with great performance, i.e. finite time convergence and robustness properties. Among them, STC ensures continuous control with finite time convergence of the error to zero despite disturbances, under the assumption that their bounds are known. ATC and ASTC can deal with unknown bounded disturbance thanks to their adaptive properties.In the second part, a novel simplified LIM model was proposed and its observability has been proved. Then, Second Order Sliding Mode Observer (SOSMO) and Adaptive High Order Sliding Mode Observer (HOSMO) were proposed to estimate LIM speed, only by using the measured stator voltages and stator currents. SOSMO observer is based on the super twisting algorithm and its stability has been proved with Lyapunov’s theory, which can guarantee finite time convergence with less chattering. Adaptive HOSMO strategy combines speed adaptive algorithm and HOSMO method together to estimate rotor fluxes and speed simultaneously.In the third part, the LIM is viewed as two second order subsystems. Moreover, only the speed and the flux are supposed to be measured. Based on that two differentcontrollers based on HOSMO were presented in order to achieve flux and speed tracking. In both controllers, the idea of active disturbance rejection control is applied. Hence, the HOSMO is used to estimate the derivatives of the flux and the speed, as well as the disturbance. Then, in order to deal with the uncertainty in the measured variables, two different SM controllers are proposed. Firstly, the TC is applied in the LIM. However, the control signal in this case is discontinuous. Then, in order to provide a continuous control signal, the TC is replaced with STC. The stability and convergence of proposed TC-HOSMO and STC-HOSMO approaches were given and simulation validated their performances

Les travaux de cette thèse visent à étudier un système de micro-cogénération de structure innovante motorisé par un moteur Stirling à piston libre " double effet ". Ce système est caractérisé par un fort couplage entre la partie thermo-mécanique et la partie mécano-électrique, assurée par une génératrice à induction linéaire tubulaire à mover massif. En effet, le piston de compression joue également le rôle du mover de la machine électrique. Le modèle thermo-mécanique non-linéaire du moteur Stirling " double effet " a été tout d'abord rappelé ce qui a permis de dégager le mode de couplage optimal entre le moteur thermique et la génératrice électrique. Ensuite, l'étude de la partie génératrice électrique a porté sur la validation numérique et expérimentale du modèle électromagnétique par la résolution des équations de Maxwell en magnétodynamique, sur l'identification des paramètres de la machine linéaire en combinant les méthodes théoriques avec les essais expérimentaux et finalement sur la réalisation expérimentale de la commande vectorielle à flux orienté afin de maîtriser la force résistante en régime oscillatoire. Puis, la chaîne des convertisseurs d'électronique de puissance qui assure la connexion du système électrogène au réseau domestique a été étudiée en vue d'adapter la production électrique aux contraintes du réseau. Ensuite, un " banc d'essai virtuel " du système global a été réalisé à l'aide de Matlab/ Simulink, mettant en place le modèle thermo-mécanique non-linéaire du moteur Stirling " double effet ", le modèle dynamique de la génératrice à induction linéaire tubulaire, le modèle des convertisseurs statiques ainsi que les commandes associées : commande P.I.D en position, commande vectorielle à flux orienté, et commande PFC. Le " banc d'essai virtuel " a permis de valider le couplage des modèles, les performances des commandes ainsi que le fonctionnement stabilisé du système en mode oscillatoire. Puis, sous l'hypothèse d'un contrôle/ commande du système parfait, un modèle global aux " valeurs moyennes instantanées ", appelé " plateforme énergétique ", a été établi. Ce modèle est d'exécution rapide, compatible avec un outil d'optimisation " multi-variables ", " multi-objectifs ". Enfin, l'étude de dimensionnement optimale de la chaîne électromécanique complète du système basé sur l'algorithme génétique NSGA-II a permis d'obtenir plusieurs solutions significative afin de maximiser la puissance électrique injectée au réseau et de minimiser le coût total de la chaîne. Le temps de rentabilité optimal du système est également considéré à la fin de cette thèse.

Ce travail aborde la commande non lineaire de moteur asynchrone par linearisation entree - sortie ce type d'actionneur electrique constitue un procede non lineaire, multivariable dont certains parametres sont variants dans le temps. En outre, certains etats tels que le flux et parfois la vitesse ne sont pas mesures. L'auteur etudie la mise en uvre d'observateurs des etats electriques (courants statoriques et flux rotoriques) et s'interesse particulierement aux choix d'une structure d'observateur permettant d'obtenir de bonnes performances dans toute la gamme de vitesse. Une etude d'observation sans capteur de vitesse est egalement proposee. Compte-tenu du caractere non lineaire du procede, l'etude du couplage observation commande necessite une etude particuliere. Une loi de commande et d'observation est ici proposee a partir d'une etude de stabilite globale de l'ensemble procede-observateur-commande. Ce type de commande est compare experimentalement avec des lois de type vectoriel avec et sans observateur. Les effets respectifs du developpement d'observateurs performants et de la prise en compte du couplage observation-commande sont ainsi etudies. Les differentes lois de commande et d'observation ont ete testees sur une plate-forme experimentale que l'auteur a contribue a developper. Cette plate-forme met en jeu un moteur asynchrone de 7 kw commande avec une frequence de modulation de largeur d'impulsion de 1 khz. Les problemes de mise en uvre specifiques a la commande de moteurs asynchrones dans ce contexte sont etudies.

Ce travail est consacré à l'étude des convertisseurs électromécaniques linéaires à induction que l'on peut rencontrer dans la traction ou dans le pompage électromagnétique des métaux liquides. L’adéquation de l'alimentation électrique des convertisseurs linéaires à un effet recherche (pompage, traction ou freinage) est essentielle. Un modèle suffisamment rapide pour se prêter à l'optimisation vis-à-vis de différents critères est développé. La difficulté principale de la modélisation par la méthode des éléments finis réside dans le mouvement de l'induit. Cette difficulté est contournée en introduisant une condition aux limites particulières sur la surface de l'induit (convolution entre le potentiel vecteur et sa dérivée normale), ce qui permet de restreindre les parties numériques de la résolution au domaine fixe. Le modèle est utilisé pour la recherche des alimentations qui optimisent le rendement, la poussée ou bien la force de freinage. On a pu ainsi concevoir des enroulements spécifiques, pour différents modes de fonctionnement et à différentes vitesses, qui autorise un gain appréciable sur le rendement ou sur la poussée ramenée aux pertes joule dans l'inducteur. On a aussi analysé les différents champs de force dans l'induit avant et après optimisation