Observation et commande d'une classe de systèmes non linéaires temps discret PDF Download
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L'analyse et la synthèse des systèmes dynamiques ont connu un développement important au cours des dernières décennies comme l'atteste le nombre considérable des travaux publiés dans ce domaine, et continuent d'être un axe de recherche régulièrement exploré. Si la plupart des travaux concernent les systèmes linéaires et non linéaires temps continu, peu de résultats ont étaient établis dans le cas temps discret. Les travaux de cette thèse portent sur l'observation et la commande d'une classe de systèmes non linéaires à temps discret. Dans un premier temps, le problème de synthèse d'observateur d'état utilisant une fenêtre de mesures glissante est abordé. Des conditions de stabilité et de robustesse moins restrictives sont déduites. Deux classes de systèmes non linéaires à temps discret sont étudiées : les systèmes de type Lipschitz et les systèmes « one-sided Lipschitz ». Ensuite, une approche duale a été explorée afin de déduire une loi de commande stabilisante basée sur un observateur. Les conditions d'existence d'un observateur et d'un contrôleur stabilisant les systèmes étudiés sont formulées sous forme d'un problème d'optimisation LMI. L'efficacité et la validité des approches présentées sont montrées à travers des exemples académiques.
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L'analyse et la synthèse des systèmes dynamiques ont connu un développement important au cours des dernières décennies comme l'atteste le nombre considérable des travaux publiés dans ce domaine, et continuent d'être un axe de recherche régulièrement exploré. Si la plupart des travaux concernent les systèmes linéaires et non linéaires temps continu, peu de résultats ont étaient établis dans le cas temps discret. Les travaux de cette thèse portent sur l'observation et la commande d'une classe de systèmes non linéaires à temps discret. Dans un premier temps, le problème de synthèse d'observateur d'état utilisant une fenêtre de mesures glissante est abordé. Des conditions de stabilité et de robustesse moins restrictives sont déduites. Deux classes de systèmes non linéaires à temps discret sont étudiées : les systèmes de type Lipschitz et les systèmes « one-sided Lipschitz ». Ensuite, une approche duale a été explorée afin de déduire une loi de commande stabilisante basée sur un observateur. Les conditions d'existence d'un observateur et d'un contrôleur stabilisant les systèmes étudiés sont formulées sous forme d'un problème d'optimisation LMI. L'efficacité et la validité des approches présentées sont montrées à travers des exemples académiques.
Author: SELWA.. BEN AMOR Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 211
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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE PORTE SUR LES THEMES SUIVANTS : I) LE PROBLEME DE STABILISATION DES SYSTEMES NON LINEAIRES TEMPS-DISCRET : DANS LE CAS TEMPS-CONTINU, CE PROBLEME A ETE ABORDE PAR PLUSIEURS AUTEURS (KAWSKI, HERMES, CORON, ...). LE PROBLEME CONSISTE A TROUVER DES LOIS DE COMMANDE PERMETTANT DE STABILISER GLOBALEMENT LE SYSTEME NON LINEAIRE HOMOGENE. APRES AVOIR INTRODUIT ET DISCUTE LE CARACTERE INTRINSEQUE DE L'HOMOGENEITE, ON A MONTRE QU'UN SYSTEME HOMOGENE LOCALEMENT STABILISABLE L'EST GLOBALEMENT, SOIT PAR UN RETOUR D'ETAT STATIQUE OU ENCORE PAR UN RETOUR D'ETAT DYNAMIQUE. II) LA SYNTHESE DES OBSERVATEURS DES SYSTEMES NON LINEAIRES TEMPS-DISCRET : NOUS AVONS CARACTERISE UNE CLASSE DE SYSTEMES POSSEDANT UNE STRUCTURE D'OBSERVABILITE UNIFORME. CETTE CLASSE DE SYSTEMES POSSEDE UNE FORME CANONIQUE D'OBSERVABILITE. L'INTERET DE CETTE FORME CANONIQUE RESIDE DANS LE FAIT QUE SON LINEARISE TANGENT LE LONG DES TRAJECTOIRES EST COMPLETEMENT UNIFORMEMENT OBSERVABLE (AU SENS DE KALMAN). CECI NOUS A PERMIS DE SYNTHETISER DEUX TYPES D'OBSERVATEURS (DE TYPE KALMAN OU ENCORE DE TYPE LUENBERGER) ET ENFIN DE MONTRER LEUR CONVERGENCE. POUR LES SYSTEMES QUI NE SONT PAS UNIFORMEMENT OBSERVABLES, LE SYNTHESE DE L'OBSERVATEUR EST PLUS COMPLEXE. TOUTEFOIS, SI LE SYSTEME EST AFFINE EN L'ETAT MODULO UNE INJECTION DE SORTIE, UNE SYNTHESE DE L'OBSERVATEUR CONSISTE A APPLIQUER LE FILTRE DE KALMAN. POUR CELA, NOUS AVONS CARACTERISE LES SYSTEMES QUI SONT TRANSFORMABLES PAR CHANGEMENT DE VARIABLES EN DES SYSTEMES AFFINES EN L'ETAT MODULO UNE INJECTION DE SORTIE. UN ALGORITHME CONSTRUCTIF A ETE PROPOSE.
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DANS CE RAPPORT DE THESE, DIVERS ASPECTS THEORIQUES ET PRATIQUES ONT ETE ABORDES. A PARTIR DE L'APPROCHE GEOMETRIQUE DECRITE ET DE LA REPRESENTATION EXPONENTIELLE DES SYSTEMES NON LINEAIRES EN TEMPS DISCRET, IL A ETE POSSIBLE D'INTRODUIRE UNE CLASSIFICATION DES SYSTEMES NON LINEAIRES EN TEMPS DISCRET AVEC INCERTITUDES PARAMETRIQUES EN PLUSIEURS CLASSES DITES FORMES DE BOUCLAGE PARAMETRIQUE. CETTE CLASSIFICATION EST FAITE SUIVANT DES DEFINITIONS PRECISES. DES CONDITIONS NECESSAIRES ET SUFFISANTES SONT DONNEES POUR L'EQUIVALENCE A CES FORMES VIA UN CHANGEMENT DE COORDONNEES INDEPENDANT DES PARAMETRES. CETTE CLASSIFICATION A PERMIS DE BIEN CERNER LE PROBLEME DE LA COMMANDE ADAPTATIVE DES SYSTEMES NON LINEAIRES EN TEMPS DISCRET. EN PARTICULIER, NOUS AVONS MONTRE QUE LE PROBLEME POUVAIT ETRE ABORDE PAR UNE APPROCHE TYPE LYAPUNOV POUR LA CLASSE DES SYSTEMES POUVANT SE METTRE SOUS LA DEUXIEME FORME DE BOUCLAGE PARAMETRIQUE STRICT. L'APPROCHE GEOMETRIQUE PERMET AUSSI, DANS LE CAS DE MESURE PARTIELLE DE L'ETAT, DE DONNER DES CONDITIONS NECESSAIRES ET SUFFISANTES DEFINISSANT UNE CLASSE DE SYSTEMES POUR LAQUELLE LA SYNTHESE D'UN OBSERVATEUR CONDUISANT A UNE DYNAMIQUE DE L'ERREUR D'OBSERVATION LINEAIRE EST DIRECTE. NOUS AVONS VERIFIE QU'UNE CONDITION NECESSAIRE POUR QUE LES SYSTEMES SOUS ECHANTILLONNAGE, PUISSENT SE METTRE SOUS L'UNE DES FORMES DEFINIES DANS CETTE THESE EST QUE LES SYSTEMES CONTINUS INITIAUX PEUVENT SE METTRE SOUS LA FORME ANALOGUE EN TEMPS CONTINU. POUR LES APPLICATIONS, NOUS AVONS MONTRE L'EFFICACITE DE LA COMMANDE NON LINEAIRE A ECHELLES DE TEMPS MULTIPLES FACE A LA COMMANDE LINEARISANTE CLASSIQUE. CECI A ETE MIS EN EVIDENCE A PARTIR D'ESSAIS REELS. DEUX METHODES D'ESTIMATION DES HARMONIQUES D'INDUCTANCE EN VUE DE LA REDUCTION DES PULSATIONS DE COUPLE D'UNE MACHINE SYNCHRONE A AIMANTS PERMANENTS ONT ETE EGALEMENT IMPLANTEES. LES RESULTATS OBTENUS LAISSENT PRESAGER QU'IL FAUDRAIT UTILISER UN MODELE PLUS PRECIS DE LA MACHINE.
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Cet ouvrage présente une introduction très didactique aux fondements les plus complexes des systèmes non-linéaires. Les techniques modernes de modélisation en représentation d’état ainsi que les signatures des systèmes non-linéaires sont illustrées par de nombreux exemples et applications. Chaque chapitre de l’ouvrage se termine par une série d'exercices avec des solutions détaillées. Il s’adresse aux étudiants de licence, de master ainsi qu’aux jeunes doctorants dans les domaines des sciences et techniques de l’ingénieur dont particulièrement le génie électrique, le génie mécanique, la mécatronique et l’aéronautique. Il intéresse également les futurs ingénieurs dans les mêmes domaines.
Author: Ali Zemouche Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 138
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L’objectif de cette thèse était de développer des méthodes de synthèse d’observateurs offrant des conditions de synthèse non contraignantes. Trois méthodes ont été proposées et différentes classe de systèmes ont été traitées. La première est la méthode de transformation en système LPV basée sur l’utilisation du théorème des accroissements finis (DMVT). Cette technique, qui fournit des conditions de synthèse non restrictives, est étendue à plusieurs classes de systèmes non linéaires tels que les systèmes non différentiables, les systèmes à sorties non linéaires, les systèmes à entrées inconnues, les systèmes à retard et les systèmes à temps discret. La seule limitation liée à la méthode est le fait qu’elle n’est applicable que pour des non-linéarités à jacobiennes bornées. Afin de sourmonter cette limitation, une deuxième méthode est obtenue en combinant la technique du DMVT avec une nouvelle structure d’observateurs de type Luenberger généralisés. Grâce à cette structure, de nouvelle conditions de synthèse sont établies. Ces conditions sont valables même si la jacobienne de la non-linéarité n’est pas bornée. Par ailleurs, une nouvelle méthode de synthèse d’observateurs spécifique aux systèmes à temps discret est également proposée. Cette méthode utilise la condition de Lipschitz conjointement avec la fonction de Lyapunov standard. Des améliorations, qui permettent d’obtenir des conditions de synthèse non contraignantes, sont ensuite proposées en faisant appel à une nouvelle fonction de Lyapunov plus générale (qui tient compte de la non-linéarité du système) et à un observateur de Luenberger généralisé (OLG) qui permet de réduire l’effet de la constante de Lipschitz. Enfin, les résultats obtenus sont validés par une application à la synchronisation et au cryptage/décryptage dans les systèmes de communications chaotiques.
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LES TRAVAUX PRESENTES DANS CETTE THESE SONT CONSACRES AU PROBLEME DE LA CONSTRUCTION DES OBSERVATEURS POUR LES SYSTEMES NON LINEAIRES. LA PHILOSOPHIE DE LA CONSTRUCTION DE L'OBSERVATEUR EST BASEE SUR LES RESULTATS D'OBSERVABILITE ALGEBRIQUE QUI PERMETTENT D'ECRIRE LE VECTEUR D'ETAT DU SYSTEME A OBSERVER EN FONCTION DE L'ENTREE, LA SORTIE, ET LEURS DERIVEES SUPERIEURES. LA NOTION D'OBSERVATEUR ALGEBRIQUE EST INTRODUITE POUR CARACTERISER CE NOUVEAU TYPE D'ESTIMATION D'ETAT. DANS LE CAS DISCRET, DE NOUVELLES TECHNIQUES NUMERIQUES SONT DEVELOPPEES ET DISCUTEES SELON LA NATURE DES MESURES ET LA FORME DES MODELES DYNAMIQUES DES SYSTEMES A OBSERVER. DANS LE CAS CONTINU, UN NOUVEAU TYPE D'ESTIMATEUR DE DERIVEES EST PROPOSE. CETTE ESTIMATEUR DE DERIVEES CONSTITUERA ENSUITE LE NOYAU DE L'OBSERVATEUR ALGEBRIQUE QUI UTILISE LES EXPRESSIONS NON DIFFERENTIELS DU VECTEUR D'ETAT. IL EST MONTRE QUE CES TECHNIQUES PERMETTENT DE S'AFFRANCHIR AU PROBLEME D'EMBALLEMENT, LE TEMPS DE CONVERGENCE, L'ERREUR STATIQUE ET LA ROBUSTESSE PAR RAPPORT AUX INCERTITUDES DES MODELES. L'UTILISATION DE CES DIFFERENTIATEURS EN BOUCLE FERMEE EST APPROUVEE PAR DES ETUDES DE CAS. FINALEMENT, LE PROBLEME DE COMBINAISON DES OBSERVATEURS ALGEBRIQUES ET ASYMPTOTIQUE EST DISCUTE ET ANALYSEE POUR AMELIORER LES PERFORMANCES DE L'OBSERVATEUR ALGEBRIQUE EN PRESENCE DU BRUIT.
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L'objectif de cette thèse est l'étude et le développement de techniques d'observation des systèmes dynamiques non linéaires. Apres avoir rappelé quelques concepts fondamentaux sur la stabilité et l'observabilité des systèmes dynamiques, puis passé en revue les principales techniques d'observation existantes, nous nous sommes intéresses à la synthèse d'estimateurs de type kalman étendu pour les systèmes non linéaires temps-discret. Dans ce contexte, nous avons proposé et étudié la convergence de plusieurs algorithmes : analyse de la convergence du filtre de kalman étendu classique dans un cadre déterministe, synthèse et étude de la convergence d'observateurs de type kalman étendu (oke) d'ordre réduit, synthèse et étude de la convergence d'un oke pour les systèmes non linéaires singuliers, et enfin synthèse et étude de la convergence d'un oke séparé état-biais. Les algorithmes proposés sont simples a mettre en œuvre, fiables, et s'adressent à de larges classes de systèmes non linéaires. L'analyse de la stabilité de chacun d'entre eux repose sur une nouvelle technique de linéarisation exacte au premier ordre du système. La méthode consiste à paramétrer l'analyse de convergence par des matrices diagonales inconnues, modélisant les différents résidus issus de la linéarisation au premier ordre du système. L'introduction d'un tel paramétrage nous a permis de donner des conditions suffisantes de convergence, et d'établir les connections entre le choix de certaines matrices de pondération et l'amélioration des performances des estimateurs. La validité et l'applicabilité de notre approche ont été démontrées, d'abord en simulation sur un problème d'identification non linéaire, puis sur des problèmes d'observation de procèdes physiques tels que les machines asynchrones, les bioprocédés ou le problème de trajectographie passive, et enfin sur des données réelles dans le cadre de l'estimation séparée état-paramètres d'un robot expérimental scara.
Author: Carlos Alberto Cavichioli Gonzaga Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les travaux de cette thèse portent sur les problèmes d'analyse de stabilité et de synthèse de commande de systèmes non-linéaires à commutations en temps discret. Nos résultats obtenus sont fondés sur une nouvelle fonction de Lyapunov-Lur'e adaptée au temps discret. Nous reprenons le problème classique d'analyse de stabilité globale de systèmes linéaires connectés à une non-linéarité du type secteur borné. Notre fonction permet de traiter une classe de non-linéarités plus générale que celle des approches fondées sur la fonction de Lur'e classique. Ensuite, la stabilité locale et la synthèse de commande de ces systèmes avec une loi de commande non-linéaire saturée sont résolues en considérant les lignes de niveau de notre fonction de Lyapunov comme estimation du bassin d'attraction de l'origine. Notre estimation est composée par des ensembles non-connexes et non-convexes qui s'adaptent bien à l'allure du bassin d'attraction et donc est moins conservative que les ensembles ellipsoïdaux. Nous étendons nos résultats pour étudier les systèmes à commutations lorsque chacun des modes présente une non-linéarité du type secteur et la saturation. D'une part, en supposant que la loi de commutation est arbitraire, nous obtenons des conditions suffisantes pour assurer la propriété de stabilité pour toute loi de commutation. Dans ce cadre, notre fonction s'avère intéressante afin de fournir une estimation bien adaptée au bassin d'attraction. D'autre part, en considérant la loi de commutation comme une variable de commande, nous proposons une stratégie de commutation sur le minimum des fonctions de Lyapunov modales. Cette stratégie définit des partitions de l'espace d'état relatives à l'activation des modes qui ne sont pas uniquement des régions coniques, normalement exhibées par des approches fondées sur les fonctions quadratiques commutées.
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DANS CE MEMOIRE, DIFFERENTS ASPECTS DU PROBLEME DE LA COMMANDE EN TEMPS DISCRET DE SYSTEMES NON LINEAIRES EN TEMPS CONTINUS ONT ETE ABORDES. L'APPROCHE CONSIDEREE TOUT AU LONG DE CE TRAVAIL REPOSE PRINCIPALEMENT SUR LA NOTION DE SYSTEMES MULTI-ECHANTILLONNES OU A PLUSIEURS ECHELLES DE TEMPS. NOUS NOUS SOMMES TOUT D'ABORD INTERESSES AU PROBLEME DE LA DISCRETISATION DE SYSTEMES NON LINEAIRES. POUR LA CLASSE DES SYSTEMES AFFINES EN LA COMMANDE, UNE REPRESENTATION EN TEMPS DISCRET REPOSANT SUR UN ECHANTILLONNAGE MULTIPLE DE L'ENTREE A ETE PROPOSEE. UN SYSTEME NON LINEAIRE N'ETANT PAS EN GENERAL FINIMENT DISCRETISABLE, NOUS AVONS ANALYSE LES CONDITIONS SOUS LESQUELLES UNE FAMILLE DE CHAMPS DE VECTEURS GENERE UN DISCRETISE FINI. LE PROBLEME DE LA DISCRETISATION D'UN SCHEMA DE COMMANDE EN TEMPS CONTINU REPOSANT SUR LA LINEARISATION DU COMPORTEMENT ENTREE-SORTIE EST ENSUITE ABORDE. UN FORMALISME A ETE INTRODUIT PERMETTANT UN CALCUL ITERATIF DES TERMES CORRECTEURS DU BOUCLAGE MULTI-ECHANTILLONNE ASSURANT, AUX INSTANTS DE MESURE DE L'ETAT, LA REPRODUCTION DU LIEN ENTREE-SORTIE LINEAIRE AVEC PRESERVATION DE LA PROPRIETE DE STABILITE. DANS LE CAS MULTI-ENTREES, MULTI-SORTIES, IL EST MONTRE QUE L'EXISTENCE D'UN BOUCLAGE MULTI-ECHANTILLONNE EST A LA FOIS FONCTION DES ORDRES D'ECHANTILLONNAGE SUR LES ENTREES ET DE LA STRATEGIE DE COMMANDE ADOPTEE. NOUS AVONS PROPOSE UN SCHEMA DE COMMANDE EN TEMPS DISCRET, REPOSANT SUR UN ECHANTILLONNAGE UNIFORME DES ENTREES, GARANTISSANT L'EXISTENCE D'UN BOUCLAGE MULTI-ECHANTILLONNE ET PERMETTANT, EN OUTRE, L'AMELIORATION DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE DU SYSTEME ENTRE LES INSTANTS DE MESURE DE L'ETAT. AFIN DE PRENDRE EN COMPTE DES INCERTITUDES STRUCTURELLES DE TYPE PARAMETRIQUE, UNE VERSION ADAPTATIVE DES RESULTATS DISCUTES PRECEDEMMENT A ETE DEVELOPPEE. LE SCHEMA DE COMMANDE PROPOSE CONCERNE LA CLASSE DES SYSTEMES SATISFAISANT LES CONDITIONS GEOMETRIQUES DE BOUCLAGE PARAMETRIQUE STRICT ET DE BOUCLAGE PARAMETRIQUE PUR. CONCEPTUELLEMENT, L'APPROCHE CONSISTE A ASSOCIER A UN SCHEMA DE COMMANDE MULTI-ECHANTILLONNEE, ASSURANT SOUS DISCRETISATION LA STABILITE DU SYSTEME, UNE LOI D'ADAPTATION PARAMETRIQUE DEDUITE SOIT D'UNE CONCEPTION DE TYPE LYAPUNOV, SOIT DU PRINCIPE D'HYPERSTABILITE. LES TECHNIQUES DE COMMANDE MULTI-ECHANTILLONNEE SONT, DANS UNE DERNIERE PARTIE, APPLIQUEES A LA COMMANDE DE SYSTEMES SOUMIS A DES CONTRAINTES NON HOLONOMES. NOTRE INTERET S'EST PORTE SUR LA CLASSE TRES IMPORTANTE DE SYSTEMES LOCALEMENT EQUIVALENTS PAR BOUCLAGE A LA FORME CANONIQUE CHAINEE, BIEN QUE LES RESULTATS OBTENUS PUISSENT S'APPLIQUER A TOUT SYSTEME FINIMENT DISCRETISABLE. NOUS AVONS DEVELOPPE, POUR LA CLASSE DES SYSTEMES CHAINES, UN SCHEMA DE COMMANDE EN TEMPS DISCRET PERMETTANT LA POURSUITE D'UNE TRAJECTOIRE DE REFERENCE EN BOUCLE FERMEE. UNE SOLUTION AU PROBLEME, TRES ETUDIE DANS LA LITTERATURE, DE LA STABILISATION (GLOBALE) EXPONENTIELLE A L'ORIGINE A ETE PROPOSEE. L'APPLICABILITE DES TECHNIQUES PROPOSEES DANS CE MEMOIRE EST ILLUSTREE A TRAVERS DEUX EXEMPLES SIGNIFICATIFS: LA COMMANDE EN VITESSE D'UN MOTEUR SYNCHRONE ET LA COMMANDE DE ROBOTS MOBILES
Author: Noussaiba Gasmi
Author: Noussaiba Gasmi
Author: SELWA.. BEN AMOR
Author: Selwa Ben Amor
Author: ABOU EL-KACEM.. MADANI
Author: Olfa Boubaker
Author: Ali Zemouche
Author: SALIM.. IBRIR
Author: Didier Aubry
Author: Carlos Alberto Cavichioli Gonzaga
Author: ABDELKADER.. CHELOUAH