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Sujet de Thèse : Développement de stratégies de contrôle pour le pilotage des convertisseurs avec prise en compte des aspects dynamiques événementiels.
Dates : 2015/04/29 - 2018/03/31
Etudiant : Gaëtan BENEUX
Directeur(s) CRAN : Jamal DAAFOUZ , Pierre RIEDINGER
Description : En aéronautique, et plus particulièrement dans les systèmes de régulation moteur et de freinage, le pilotage des convertisseurs est
assuré par des régulations analogiques utilisant des composants spécifiques et basées sur des modèles linéaires valables autour
d’un point de fonctionnement. Ces régulations sont efficaces dans les deux modes de conduction grâces à une double boucle : une
boucle de courant interne rapide et une boucle de tension externe pour réguler la sortie. La boucle de courant, lorsqu'elle est
correctement synthétisée et implémentée, permet d'atteindre des performances satisfaisantes et une robustesse tout à fait
raisonnable vis-à-vis des incertitudes de modélisation et des variations de la tension d’entrée. Cependant, le convertisseur étant un
système non linéaire, si la variation de la tension d'entrée est trop forte il n’y a aucune garantie pour que les performances de ce
type de régulation soient préservées. La solution adoptée aujourd’hui consiste à compenser la tension d’entrée du convertisseur
mais au prix d’une réduction des performances. Or, il existe aujourd’hui plusieurs méthodes innovantes et transférables au monde
industriel qui permettent de prendre en compte à la fois l’aspect numérique de la régulation et les phénomènes non linéaires des
systèmes à piloter.

Le but de la thèse est de mettre en place des stratégies de contrôle pour la régulation des alimentations à découpage qui
permettent de diminuer la taille de ces alimentations tout en améliorant leur précision et leur capacité de réutilisation sans
modification sur une large plage d'applications. L'objectif est de prendre en compte le caractère multi-variable, discontinu et non
linéaire de ces dispositifs et d’étudier les différentes possibilités de régulation numérique directe avec des garanties de stabilité, de
robustesse et de performance. Plusieurs problèmes sont à résoudre. En particulier, l’intégration des aspects dynamiques
événementiels dans les modèles servant à leur étude conduit à des modèles de type systèmes à commutations. En plus de l’aspect
commutation de modèles, ces dispositifs traitent des configurations en général de même nature mais dont les caractéristiques
peuvent être différentes, ce qui se traduit par des incertitudes de modélisation.

Dans un premier temps, une phase de modélisation des alimentations multimode est nécessaire. Cette modélisation doit intégrer
les incertitudes liées aux paramètres du modèle mais également à la source d’entrée et à la nature de la charge. Ensuite une
synthèse argumentée faisant l'état des techniques de régulation existantes et applicables sera effectuée.

La deuxième étape portera sur la conception de lois de commande. Cette loi doit être robuste vis à vis des variations de charge et
de la source d’entrée. Elle pourra être auto-adaptative aux conditions de fonctionnement pour respecter certains critères de
performance ou commuter entre différents correcteurs pour s’adapter. Le choix de la méthode de commande sera déterminé à
l’issu de la synthèse des techniques de régulation existantes et en s’appuyant sur l’expertise de l’équipe du CRAN sur le calcul de
lois de commande optimales pour les systèmes à commutations.

Enfin, il serait intéressant d’étudier l’applicabilité de cette démarche sur d’autres alimentations à découpage dans un premier
temps, et par la suite, à des configurations comprenant plusieurs convertisseurs.
Mots clés : convertisseurs, systèmes à commutation, robustesse
Département(s) :
Contrôle Identification Diagnostic
Financement : CIFRE SAGEM