Contribution au diagnostic de la machine asynchrone par estimation paramétrique PDF Download
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Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne la mise en oeuvre d'une méthodologie de diagnostic de la machine asynchrone basée sur l'estimation paramétrique. Dans une première étape, les différentes techniques de surveillance des entraînements électriques ont été recensées afin d'analyser brièvement leurs performances respectives. Une méthodologie générale de surveillance de procédés industriels est ensuite élaborée. Cette technique s'appuie sur une modélisation de la signature de défauts en associant un mode commun (modèle sain) et un mode différentiel (de défaut) et sur une méthodologie d'estimation paramétrique permettant l'adjonction de l'expertise de l'utilisateur. Une étude expérimentale avec une bobine à noyau de fer, structure de base des machines électriques, a alors permis de valider cette approche. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à l'application de cette stratégie à la surveillance des défauts statoriques et rotoriques de la machine asynchrone. Exprimé dans le repère diphasé de Park, un modèle original de la machine asynchrone en défaut de court-circuit de spires statoriques et de rupture de barres rotoriques est présenté. La procédure de diagnostic, appliquée sur l'ensemble des modèles de défaut proposés, a été validée expérimentalement. En parallèle, nous nous sommes attachés à améliorer et à généraliser cette approche, en minimisant le nombre de capteurs nécessaires au diagnostic afin de simplifier et de fiabiliser cette méthodologie, et en adaptant des algorithmes récursifs pour une détection en temps réel des défauts.
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Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne la mise en oeuvre d'une méthodologie de diagnostic de la machine asynchrone basée sur l'estimation paramétrique. Dans une première étape, les différentes techniques de surveillance des entraînements électriques ont été recensées afin d'analyser brièvement leurs performances respectives. Une méthodologie générale de surveillance de procédés industriels est ensuite élaborée. Cette technique s'appuie sur une modélisation de la signature de défauts en associant un mode commun (modèle sain) et un mode différentiel (de défaut) et sur une méthodologie d'estimation paramétrique permettant l'adjonction de l'expertise de l'utilisateur. Une étude expérimentale avec une bobine à noyau de fer, structure de base des machines électriques, a alors permis de valider cette approche. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à l'application de cette stratégie à la surveillance des défauts statoriques et rotoriques de la machine asynchrone. Exprimé dans le repère diphasé de Park, un modèle original de la machine asynchrone en défaut de court-circuit de spires statoriques et de rupture de barres rotoriques est présenté. La procédure de diagnostic, appliquée sur l'ensemble des modèles de défaut proposés, a été validée expérimentalement. En parallèle, nous nous sommes attachés à améliorer et à généraliser cette approche, en minimisant le nombre de capteurs nécessaires au diagnostic afin de simplifier et de fiabiliser cette méthodologie, et en adaptant des algorithmes récursifs pour une détection en temps réel des défauts.
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LE TRAVAIL DE RECHERCHE RELATE DANS CE MEMOIRE CONSISTE A DEVELOPPER UNE METHODOLOGIE GENERALE D'ESTIMATION DES PARAMETRES PHYSIQUES DES MACHINES A COURANT ALTERNATIF, ET EN PARTICULIER DE LA MACHINE ASYNCHRONE DANS LE BUT DE REALISER SA MAINTENANCE PREVENTIVE EN EFFECTUANT LE SUIVI EN TEMPS REEL DE SON ETAT DE FONCTIONNEMENT. DANS UNE PREMIERE ETAPE LES DIFFERENTES METHODES D'ESTIMATION PARAMETRIQUE EXISTANTES ONT ETE RECENSEES AFIN D'ANALYSER LEURS PERFORMANCES RESPECTIVES. AINSI, UNE ETUDE THEORIQUE COMPARATIVE DU FILTRE DE KALMAN ETENDU ET DES METHODES A ERREUR DE SORTIE EN LIGNE A ETE MENEE. ELLE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LEUR PROFONDE ANALOGIE. CELLE-CI S'EST ENSUITE CONFIRMEE EXPERIMENTALEMENT LORS DE L'APPLICATION DE CES DEUX FAMILLES D'ALGORITHMES A L'IDENTIFICATION DU MODELE DE PARK DE LA MACHINE ASYNCHRONE. UNE VERSION HORS-LIGNE DU FILTRE DE KALMAN, REPOSANT SUR UN CRITERE QUADRATIQUE COMPOSITE PRENANT EN COMPTE L'INFORMATION A PRIORI DISPONIBLE SUR LE SYSTEME, EST EGALEMENT PROPOSEE. UNE STRATEGIE DE DIAGNOSTIC DE LA MACHINE ASYNCHRONE BASEE SUR LES ALGORITHMES A ERREUR DE SORTIE, EN LIGNE ET HORS-LIGNE, EST ENSUITE ELABOREE. CETTE STRATEGIE S'APPUIE A LA FOIS, SUR LE MODELE DE PARK ET SUR UNE ANALYSE FREQUENTIELLE DES RESIDUS D'ESTIMATION PARAMETRIQUE RESULTANTS POUR DETECTER ET DISCRIMINER UN DEFAUT STATOR D'UN DEFAUT ROTOR, ET SUR UN MODELE TRIPHASE DU STATOR POUR PERMETTRE LA LOCALISATION DU DEFAUT STATORIQUE. AFIN DE VALIDER EXPERIMENTALEMENT LA PROCEDURE DE DIAGNOSTIC AINSI DEFINIE, UN CERTAIN NOMBRE D'ESSAIS, EN SITUATION NORMALE DE FONCTIONNEMENT ET EN SITUATION DE DEFAUTS (COURT-CIRCUIT ENTRE SPIRES AU STATOR, RUPTURE DE BARRES AU ROTOR), SONT EXPLOITES. EN PARALLELE, UNE REFLEXION EST ENGAGEE POUR AFFINER LA MODELISATION PAR LA PRISE EN COMPTE DU PHENOMENE DE SATURATION FERROMAGNETIQUE ET DES PERTES DANS LE FER. L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA BOBINE A NOYAU DE FER, STRUCTURE DE BASE DES MACHINES ELECTRIQUES, A ALORS PERMIS DE VALIDER LE MODELE NON LINEAIRE DE SATURATION RETENU AINSI QUE LA METHODE D'IDENTIFICATION DEVELOPPEE.
Author: Jean-Claude Trigeassou Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1118601750 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 268
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Monitoring and diagnosis of electrical machine faults is a scientific and economic issue which is motivated by objectives for reliability and serviceability in electrical drives. This book provides a survey of the techniques used to detect the faults occurring in electrical drives: electrical, thermal and mechanical faults of the electrical machine, faults of the static converter and faults of the energy storage unit. Diagnosis of faults occurring in electrical drives is an essential part of a global monitoring system used to improve reliability and serviceability. This diagnosis is performed with a large variety of techniques: parameter estimation, state observation, Kalman filtering, spectral analysis, neural networks, fuzzy logic, artificial intelligence, etc. Particular emphasis in this book is put on the modeling of the electrical machine in faulty situations. Electrical Machines Diagnosis presents original results obtained mainly by French researchers in different domains. It will be useful as a guideline for the conception of more robust electrical machines and indeed for engineers who have to monitor and maintain electrical drives. As the monitoring and diagnosis of electrical machines is still an open domain, this book will also be very useful to researchers.
Author: Rene Husson Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1118617479 Category : Science Languages : en Pages : 286
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The type of control system used for electrical machines depends on the use (nature of the load, operating states, etc.) to which the machine will be put. The precise type of use determines the control laws which apply. Mechanics are also very important, because they affect performance. Another factor of essential importance in industrial applications is operating safety. Finally, the problem of how to control a number of different machines, whose interactions and outputs must be coordinated, is addressed and solutions are presented. These and other issues are addressed here by a range of expert contributors, each of whom are specialists in their particular field. This book is primarily aimed at those involved in complex systems design, but engineers in a range of related fields such as electrical engineering, instrumentation and control, and industrial engineering, will also find this a useful source of information.
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Ce travail s'interesse a la modelisation, a la detection et a la localisation des defauts des machines asynchrones fondees sur l'approche multi-modele. Etant une phase cruciale dans l'application des algorithmes de diagnostic, la modelisation de la machine asynchrone est proposee. Deux modeles mathematiques ont ete developpes: un modele classique, triphase et un biphase. Afin de surmonter les limites de ces modeles, un multimodele est concu. Celuici est le produit de quatre etapes consecutives qui sont: l'acquisition d'une base de donnees, la classification des donnees en des groupes, l'identification parametrique et structurelle des differents sous modeles, et finalement, la fusion de ces sous modeles pour la formation du multimodele. Une etude comparative entre trois methodes de modelisation a base de trois algorithmes de classification a ete realisee. Cette etude a permis de creer une nouvelle strategie de classification. L'application de l'approche multi-modele basee sur la nouvelle strategie de classification au diagnostic requiert la conception de deux types de multiobservateurs qui sont proposes et valides experimentalement a la machine asynchrone."
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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.
Author: K. Pascal Olivier Asseu Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 199
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Le moteur asynchrone constitue un sytème multivariable non linéaire et complexe où des paramètres varient avec la température ou l'état magnétique. Cette nature non linéaire nous a donc amené, dans ce travail, à proposer une stratégie de commande non linéaire afin de découpler les courants statoriques du moteur dans un repère (d, q) orienté selon le principe de la commande vectorielle. Le contexte naturellement bruité du moteur associé à un ondulateur ainsi que les variations paramétriques nous ont conduit à une démarche robuste. Ainsi nous avons réalisé la synthèse des correcteurs H∞ dans le but de maîtriser efficacement la dynamique des courants statoriques. La connaissance du flux et de la constante de temps rotoriques étant nécessaire pour établir les lois de commande et s'affranchir au mieux des variations paramétriques, en particulier celle de la constante de temps rotorique, nous avons mis en oeuvre des algorithmes d'observation par modes glissants discret étendu d'ordre complet et réduit réalisant une estimation en ligne des flux et constante de temps rotoriques. Dans la phase terminale la commande linéarisante et l'observateur sont validés puis confirmés par des simulations et une implantation en temps réel sur un banc moteur
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Les algorithmes génétiques, la logique floue et les réseaux de neurones sont de plus en plus utilisés dans des domaines d'application très variés. Nous nous proposons de les étudier dans le cadre de l'identification et de la commande de la machine asynchrone. Plus particulièrement, nous utilisons les algorithmes génétiques afin d'identifier les paramètres du modèle dynamique de la machine. Des régulateurs, à base de logique floue et de réseaux de neurones, sont implantés au sein d'une commande vectorielle par orientation du flux rotorique. Est également abordée l'influence de la variation des paramètres sur le fonctionnement du système. Les défauts de structure de la machine asynchrone sont considérés dans le cas des ruptures de barres. Le diagnostic de ces défauts ainsi que leur influence sur le comportement de la régulation sont étudiés. Enfin, une amélioration de la commande vectorielle sans capteur mécanique est présentée ouvrant une voie vers les techniques intelligentes de commande. Ces dernières sont maintenant possibles compte tenu de la puissance sans cesse grandissante des processeurs. Un logiciel de simulation, développé dans le cadre de la thèse, a permis de mener une bonne partie des études présentées. Une attention particulière a été accordée à la partie expérimentale, seul garant de la faisabilité et de la validation de l'étude.
Author: Giorgio Dalpiaz Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3642393489 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 678
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This book presents the processing of the third edition of the Condition Monitoring of Machinery in Non-Stationary Operations (CMMNO13), which was held in Ferrara, Italy. This yearly event merges an international community of researchers who met – in 2011 in Wroclaw (Poland) and in 2012 in Hammamet (Tunisia) – to discuss issues of diagnostics of rotating machines operating in complex motion and/or load conditions. The growing interest of the industrial world on the topics covered by the CMMNO13 involves the fields of packaging, automotive, agricultural, mining, processing and wind machines in addition to that of the systems for data acquisition. The participation of speakers and visitors from industry makes the event an opportunity for immediate assessment of the potential applications of advanced methodologies for the signal analysis. Signals acquired from machines often contain contributions from several different components as well as noise. Therefore, the major challenge of condition monitoring is to point out the signal content that is related to the state of the monitored component particularly in non-stationary conditions.
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CE MEMOIRE DE THESE EST UNE CONTRIBUTION A LA MODELISATION DE LA MACHINE ASYNCHRONE A CAGE PAR LOGICIELS ELEMENTS FINIS 2D ET 3D. L'IMPORTANCE DES MACHINES ASYNCHRONES DANS LA VIE INDUSTRIELLE N'EST PLUS A DEMONTRER, QU'ELLES TOURNENT A VITESSE CONSTANTE OU A VITESSE VARIABLE AVEC UNE SOURCE A FREQUENCE VARIABLE. DE TOUS TEMPS, LES INDUSTRIELS ONT TOUJOURS ESSAYE D'AMELIORER LEURS TECHNIQUES DE CALCUL DE MANIERE A REALISER DES MACHINES PLUS PERFORMANTES. L'APPARITION DE LOGICIELS D'ELEMENTS FINIS 2D ET MAINTENANT 3D OFFRE DE NOUVELLES POSSIBILITES D'ANALYSE ET DE CALCUL DES MACHINES ELECTRIQUES EN GENERAL ET DES MACHINES ASYNCHRONES EN PARTICULIER. D'UNE PART, LES ETUDES EN 2D ONT COMME AVANTAGE PRINCIPAL DE CONNAITRE D'UNE MANIERE TRES FINE LA REPARTITION DE L'INDUCTION DANS LA SECTION DROITE DE LA MACHINE ET DE CE FAIT POUVOIR EVALUER LES DIFFERENTS PARAMETRES DU SCHEMA EQUIVALENT EN FONCTION DES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT. D'AUTRE PART, L'EVALUATION DES REACTANCES DE TETES DE BOBINES ET DES CARACTERISTIQUES DES ANNEAUX DE COURT-CIRCUIT, PASSE NECESSAIREMENT PAR L'UTILISATION DE LOGICIELS EN TROIS DIMENSIONS
Author: Smai͏̈l Bachir
Author: Smai͏̈l Bachir
Author: Sandrine Moreau
Author: Jean-Claude Trigeassou
Author: Rene Husson
Author: Abid Aicha
Author: Ai͏̈cha Abed
Author: K. Pascal Olivier Asseu
Author: Lotfi Baghli
Author: Giorgio Dalpiaz
Author: Abdelhalim Taieb Brahimi