Proceedings of the 4th International Conference on Electrical Engineering and Control Applications PDF Download
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Author: Sofiane Bououden Publisher: Springer Nature ISBN: 9811564035 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1257
Book Description
This book gathers papers presented during the 4th International Conference on Electrical Engineering and Control Applications. It covers new control system models, troubleshooting tips and complex system requirements, such as increased speed, precision and remote capabilities. Additionally, the papers discuss not only the engineering aspects of signal processing and various practical issues in the broad field of information transmission, but also novel technologies for communication networks and modern antenna design. This book is intended for researchers, engineers and advanced postgraduate students in the fields of control and electrical engineering, computer science and signal processing, as well as mechanical and chemical engineering.
Author: Sofiane Bououden Publisher: Springer Nature ISBN: 9811564035 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1257
Book Description
This book gathers papers presented during the 4th International Conference on Electrical Engineering and Control Applications. It covers new control system models, troubleshooting tips and complex system requirements, such as increased speed, precision and remote capabilities. Additionally, the papers discuss not only the engineering aspects of signal processing and various practical issues in the broad field of information transmission, but also novel technologies for communication networks and modern antenna design. This book is intended for researchers, engineers and advanced postgraduate students in the fields of control and electrical engineering, computer science and signal processing, as well as mechanical and chemical engineering.
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L'avènement des aimants permanents et les progrès récents dans l'électronique de puissance ont joué un rôle majeur dans l'évolution de la motorisation électrique des véhicules. Actuellement, les machines synchrones à aimants permanents (MSAP) grâce à leurs performances, et surtout leur efficacité énergétique, sont considérées comme les candidats idéaux pour les chaînes de traction des véhicules hybrides et électriques. Toutefois, en raison du vieillissement des matériaux, des défauts de fabrication ou des conditions de fonctionnement assez sévères, différents types de défauts sont capables de survenir dans les composants de la machine, ses organes de commande ou de mesure. Pour répondre aux exigences de sûreté, de fiabilité et de disponibilité, l'intégration d'une approche de surveillance et de diagnostic de défauts, dans le groupe motopropulseur électrique automobile, devient de plus en plus primordiale. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est de contribuer au diagnostic et à la caractérisation de défauts dans la MSAP par une analyse vibratoire. En premier temps, des approches analytiques de modélisation de la MSAP et des défauts : de court-circuit inter-spires, d'excentricité et de démagnétisation rotoriques serontproposées. L'intérêt majeur de tels modèles, dans le cadre du diagnostic, est d'étudier le comportement de la machine en présence de défauts étudiés afin d'en déduire les méthodes de détection les plus adaptées. En outre, des modèles numériques seront développés afin de les confronter aux parties magnétique et mécanique analytiques de la machine ainsi qu'au défaut de démagnétisation. Dans la phase d'analyse des impacts de défauts, nous allons nous focaliser sur les cas d'excentricité et de démagnétisation rotoriques. Les indicateurs de défauts seront extraits des représentations du signal vibratoire dans le temps et l'espace et de leurs transformées de Fourier, pour les cas de défauts simples et les cas de deux défauts combinés. Pour les cas simples, deux approches de localisation seront proposées : la première utilise le principe de tests statistiques et de tables de signatures, inspirée des méthodes de diagnostic à base de modèles, alors que la deuxième repose sur un banc de trois réseaux de neurones, où chacun est à une entrée et une sortie et destiné à localiser un type de défaut. Enfin, les performances des deux approches, en termes de robustesse et d'adaptabilité, seront comparées pour les mêmes ensembles de seuillage/d'apprentissage et de test.
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Utilisée dans la plupart des entraînements électriques, la machine asynchrone tend à supplanter la machine à courant continu ainsi que la machine synchrone en raison de ses nombreuses qualités, et principalement de son faible coût et de sa robustesse. Ainsi, une réflexion générale est engagée en matière de modélisation et de diagnostic des défauts stator/rotor. Plus particulièrement, nous proposons d'étudier les défauts rotoriques (ruptures des barres au rotor). En premier temps, nous développons deux modèles de la machine asynchrone pour la simulation des ruptures de barres rotoriques. Nous présentons dans la suite trois méthodes pour la détection de ce défaut. Le principe de la détection est basé sur l'analyse spectrale du courant statorique afin de suivre l'évolution des fréquences liées au défaut. Enfin, une étude du défaut en présence d'une commande vectorielle classique est présentée ouvrant une nouvelle voie vers un diagnostic dans le cas d'une vitesse variable. Une partie expérimentale a permis de vérifier l'exactitude des résultats théoriques et a montré l'efficacité des méthodes développées.
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CE TRAVAIL TRAITE DU CALCUL ANALYTIQUE BIDIMENSIONNEL ET TRIDIMENSIONNEL DES MACHINES SYNCHRONES, COMPORTANT UN STATOR ET UN ROTOR LISSES. CE DERNIER PORTANT DES AIMANTS PERMANENTS AVEC DES AIMANTATIONS RADIALES (ET/OU AZIMUTALES DANS LE CAS BIDIMENSIONNEL). UNE ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE EFFECTUEE AU PREALABLE, CONCERNE LES MACHINES SYNCHRONES A AIMANTS PERMANENTS, ET L'INTERET DE L'UTILISATION DES AIMANTS PERMANENTS. DES RAPPELS SONT ALORS FAITS SUR QUELQUES METHODES DE CALCUL DE COUPLE DANS LES MACHINES ELECTRIQUES EN GENERAL. UNE ETUDE THEORIQUE EN COORDONNEES BIDIMENSIONNELLES, D'UNE STRUCTURE LISSE DE MACHINE SYNCHRONE A AIMANTS PERMANENTS EST ENSUITE MENEE. LE ROTOR PORTE DES AIMANTS D'AIMANTATIONS RADIALES ET/OU AZIMUTALES. LES COURANTS STATORIQUES REELS SONT REMPLACES PAR DES DENSITES DE COURANT SUPERFICIELLES. EN CONSIDERANT UNIQUEMENT LES AIMANTATIONS RADIALES, DANS LE CAS D'UNE CHINE A STATOR LISSE, UNE ETUDE ANALYTIQUE TRIDIMENSIONNELLE EST ALORS FAITE. L'INFLUENCE DES DIVERS PARAMETRES DE LA MACHINE SUR LES FORMES DES POTENTIELS ET DU CHAMP MAGNETIQUE EST ANALYSEE PAR LA SUITE. LA DERNIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE AUX CALCULS DES POTENTIELS VECTEURS ET SCALAIRES ET DE L'INDUCTION MAGNETIQUE, DANS DIFFERENTS MILIEUX LINEAIRES SEPARES PAR DES SURFACES DE REVOLUTION CONCENTRIQUES. LES SOURCES SONT RAMENEES A DES DISTRIBUTIONS DE CHARGES OU DE COURANTS
Author: Ali IBRAHIM Publisher: Omniscriptum ISBN: 9786131533013 Category : Languages : fr Pages : 156
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Ce travail aborde le diagnostic de défauts mécaniques de machines électromécaniques par traitement des signaux électriques d'alimentation (courants et tensions). Nous procédons par une modélisation de la machine asynchrone et du défaut de roulement pour expliquer le phénomène physique mis en jeu lors de l'apparition de ce type des défauts. Les outils de traitement du signal dédiés à l'analyse cyclostationnaire peuvent apporter de nouvelles solutions. Nous associons ces outils à l'approche classique de soustraction de bruit qui consiste à retrouver dans un signal donné tout ce qui est dû à un autre signal (mécanique → électrique et électrique → mécanique). Il est nécessaire de suivre l'influence du défaut tout au long de la chaîne cinématique et d'étudier les transferts des variables mécaniques vers les variables électriques au sein de la machine électrique. La modélisation montre que ce transfert passe à travers la vitesse instantanée, il est donc important de vérifier la présence d'information relative au défaut sur celle-ci. Les défauts de roulement sont ciblés et nous proposons quelques moyens permettant l'utilisation de la vitesse instantanée comme indicateur de défaillances.
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Ce travail de thèse traite du problème de surveillance en ligne de défaillances électriques dans les entrainements électriques à base de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) par une méthode de suivi paramétrique. Les défauts de court-circuit entre spires au stator sont souvent critiques et doivent être détectés au plus tôt avec un bon taux de confiance afin d'informer un système superviseur de la présence d'une défaillance pour limiter les risques encourues par l'environnement matériel et humain situé autour de la machine en défaut. La méthode que nous proposons de mettre en œuvre pour la détection des courts-circuits statoriques est basée des techniques d'identifications récursives. Nous proposons d'identifier en ligne les paramètres d'un modèle diphasé électrique de l'actionneur synchrone et d'analyser les variations des paramètres identifiées lors de l'apparition d'un défaut. Pour assurer les performances des méthodes d'identification, il est souvent nécessaire de disposer d'un signal d'excitation additionnel pour assurer les bonnes performances des algorithmes. Ces signaux peuvent cependant perturber le fonctionnement normal de la machine et entrainer des pertes additionnelles. Dans ce contexte, nous proposons une approche par identification faisant appel à un modèle diphasé spécifique appelé « le repère de Park à courants orientés ». Ce repère permet, tout en réduisant la complexité du problème d'identification, d'obtenir des propriétés d'auto-excitation intéressantes et donc d'éviter l'utilisation d'une excitation additionnelle. Des simulations sont menées à l'aide d'un modèle fin de la machine permettant de reproduire des situations de défaillances de manière virtuelle et d'éprouver l'efficacité des algorithmes dans ces situations dégradées. Cette machine, pouvant fonctionner en générateur ou en moteur, est intégrée dans un environnement complet, incluant le cas échéant une alimentation, une charge mécanique et éventuellement une commande, ce qui permet également de tester les algorithmes pour des fonctionnements en boucle ouverte et en boucle fermée. Les résultats présentés permettent de valider les techniques proposées et montrent qu'elles permettent d'extraire automatiquement, à partir des variations des paramètres identifiés, un indicateur de défaut. Des résultats expérimentaux sont également présentés en fonctionnement générateur sur une machine spécialement re-bobinée pour permettre la réalisation de défaut statoriques. Les algorithmes sont implantés sur une cible de calcul numérique afin de démontrer la faisabilité temps réelle de la détection.
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La commande sans capteur mécanique de la machine synchrone à aimants permanents est un sujet largement répandu dont les plus grandes difficultés connues, quel que soit l'observateur utilisé, sont celui du démarrage à vitesse nulle et plus largement de la commande aux basses vitesses, et celui du rejet des fortes perturbations du couple. Afin d'y faire obstacle, diverses adaptations des algorithmes d'observateur ont été proposées afin d'améliorer le comportement de la machine en commande sans capteur. Par ailleurs, il est couramment admis que les déchets de tension produit par l'onduleur sont nuisibles à l'observation de la position, les tensions de référence étant légèrement différentes des tensions appliquées aux enroulements de la machine. Quelques propositions apparaissent dans certaines publications notamment en établissant un algorithme de compensation. C'est ainsi que les travaux de cette thèse portent sur cette thématique, celle d'améliorer la commande sans capteur dans les situations d'observabilité difficile en proposant une solution originale afin de faire correspondre au mieux les tensions appliquées à la machine et les tensions de référence utiles à l'observateur. Les résultats montrent que la solution proposée et largement analysée améliore considérablement le comportement de la machine en commande aux basses vitesses et en rejet de perturbation, tant en régime permanent qu'en régime transitoire ; une analyse de Fourier des courants mesurés atteste l'efficacité de la méthode et une analyse des grandeurs observées par la statistique descriptive met en lumière l'intérêt de l'algorithme. Nous montrons ainsi que la solution proposée permet d'observer la vitesse et la position en deçà de la vitesse mécanique de 15 rad/s alors que la commande est instable en deçà de 20 rad/s quand la solution n'est pas mise en œuvre. Un constat similaire apparaît en rejet de perturbation. D'autres résultats montrent que l'observation à plus basse vitesse est entachée d'une perturbation liée à un couple pulsatoire dont l'origine peut être le couple de détente, lequel n'est pas pris en compte par le modèle de la machine.
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Le travail presenter dans ce livre concerne la mis en ouvre d'une methodologie de diagnostic de defaut electrique au rotor de la machine asynchrone a cage d'ecureuil. Dans une premiere etape, on a decrit les differentes elements de constitution d'une machine asynchrone a cage d'ecureuil et les principaux defauts pouvant survenir sur ceux-ci apres avoir presente les differentes techniques des entrainements electriques afin d'analyser brievement leur performance respectives. Dans une deuxieme etape nous proposant un modele de la machine asynchrone a cage d'ecureuil base sur la methode des circuits electriques magnetiquement couples en tenant compte des harmoniques d'espace. Deux techniques de diagnostic des defauts des machines asynchrones a cage d'ecureuil. La premiere technique est basee sur l'analyse de la signature du courant moteur. La deuxieme technique est basee sur l'analyse de la caracteristique couple-vitesse produit par les harmoniques d'espace. Les deux techniques sont validees par les resultats experimentaux. Mots cles Harmoniques d'espace, modelisation, defaut, diagnostic, transformation, spectre frequentiel, machine asynchrone.
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CE TRAVAIL QUI FAIT SUITE A LA REALISATION AU LEG D'UN PROTOTYPE DE MACHINE SYNCHRONE DISCOIDE A AIMANTS TERRES RARES, EST CONSACRE A L'ETUDE DETAILLEE DE CE TYPE DE MACHINE. UNE SYNTHESE CONCERNANT LES DIFFERENTES CONFIGURATIONS POSSIBLES DE MACHINES A AIMANTS JUSTIFIE LES CHOIX STRUCTURELS EFFECTUES. UNE ANALYSE DU FONCTIONNEMENT DU PROTOTYPE DEMONTRE LA VALIDITE DE CES CHOIX ET MET EN EVIDENCE LA NECESSITE DE DIMINUER LES PERTES A VIDE. POUR CE FAIRE UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE PERTES FER EN ONDE D'INDUCTION TRAPEZOIDALE ET UN CALCUL PAR ELEMENTS FINIS DES PERTES PAR COURANTS INDUITS DANS LES CONDUCTEURS STATORIQUES ONT ETE DEVELOPPES
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Ce travail de thèse traite de la détection des défauts mécaniques des roulements à billes par analyse de grandeurs mécaniques et électriques dans des machines synchrones à aimants permanents haute vitesse. Le domaine applicatif de ce travail concerne l'aéronautique. Généralement, pour surveiller l'état des roulements à billes dans un actionneur électrique, des mesures vibratoires sont réalisées. Elles permettent, en exploitant le spectre du signal vibratoire, de mettre facilement en évidence la détérioration du roulement. Cette méthode de surveillance est cependant relativement couteuse en termes d'instrumentation et le placement d'un capteur vibratoire dans des équipements à fort degré d'intégration est parfois difficile. Nous proposons dans ce mémoire d'utiliser d'autres grandeurs physiques prélevées sur le système pour réaliser la surveillance de ces défauts. Il peut s'agir de grandeurs mécaniques (vitesse, position par exemple) et de grandeurs électriques (courant statorique, courant onduleur par exemple). L'utilisation de données déjà disponibles dans l'équipement pour les besoins de la commande permet ainsi de supprimer le système d'acquisition vibratoire. A partir d'enregistrements temporels de données réalisées au cours de campagnes d'essais, nous proposons des méthodologies de traitement du signal permettant d'extraire automatiquement des informations sensibles au défaut à surveiller. L'idée finale est de construire des indicateurs de l'état de santé des roulements permettant de prendre « juste à temps » des décisions fiables relatives à la maintenance ou à la sécurisation de l'équipement. Pour construire ces indicateurs, les signatures spécifiques aux défauts de roulements sont étudiées de manière théorique et expérimentale, pour l'ensemble des grandeurs prélevées. Leurs propriétés sont mises en évidence, permettant ainsi de définir les bandes fréquentielles les plus contributives au diagnostic. L'extraction de ces signatures est réalisée dans le domaine fréquentiel selon plusieurs méthodes. Deux types d'indicateurs automatiques différents sont proposés. Le premier est construit directement à partir du spectre d'amplitude des grandeurs par extraction de l'amplitude des harmoniques dans des bandes fréquentielles particulières. Le second intègre une dimension statistique dans l'analyse en exploitant le caractère aléatoire de certains harmoniques pour détecter la présence du défaut. Des critères de comparaison sont définis et utilisés pour étudier les performances des indicateurs proposés pour deux campagnes d'essais avec des roulements artificiellement dégradés, pour différentes vitesses de fonctionnement et pour différents paramètres de réglage des indicateurs.
Author: Sofiane Bououden
Author: Sofiane Bououden
Author: Kawthar Alameh
Author: Ai͏̈cha Abed
Author: ANDRE.. YOUMSSI
Author: Ali IBRAHIM
Author: Makara Khov
Author: Joël Cathelin
Author: M'Hamed Ouadah
Author: Didier Lebouc
Author: Ziad Obeid