Contribution à l'identification, l'estimation et la commande de Moteurs Synchrones à Aimants Permanents (MSAP). - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Contribution à l'identification, l'estimation et la commande de Moteurs Synchrones à Aimants Permanents (MSAP).

Contribution to PMSM identification, estimation and control.

Résumé

This work deals with sensorless identification, estimation and control for Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM). In a first phase, the PMSM modeling is realized in the fix a − b frame. This model is then rewritten in two different frames : the d − q frame, commonly used for rotating machine and a new frame called f −g, advantageous in sensorless applications. It presents similar properties than the d − q frame, without the use of mechanical sensor. In order to experimentally validate the model, an identification, using off-line least squares algorithm in the presence of sensors, is performed. This approach provides a set of nominal parameters. A similar procedure is applied to the motor without mechanical sensors in the f − g frame. Since the sensorless control laws are highly dependent on the parameters, it is important to be able to identify the parameters without mechanical sensor. The control design is realized based on the flatness properties of the PMSM. Therefore, the second order sliding mode application ensures the stability despite parametric uncertainties or external perturbations. A sliding mode observer is designed to estimate the acceleration, necessary to compute the sliding variable. The experimental results show very good performances. Based on voltages and currents, the design of observers allows to remove the mechanical sensors. The position and velocity estimation are then used for the control. The experimental results are very promising. Although the reached velocity is lower than the velocity reached using sensors, the trajectory tracking provides a good accuracy of the trajectory tracking. Finally, on-line parameters identification algorithms have been developed. The identification using algebraic method compared to the one realized with sliding modes leads to the conclusion that each method presents advantages and drawbacks but can eventually be complementary.
Ce travail concerne l'identification, l'estimation et la commande sans capteur mécanique de Moteurs Synchrones à Aimants Permanents (MSAP). Dans un premier temps, la modélisation du MSAP est réalisée dans le repère fixe a − b. Ce modèle est ensuite réécrit dans deux repères différents : le repère d − q, couramment utilisé pour les machines tournantes et un nouveau repère f − g, avantageux dans le cadre d'applications sans capteur. Il présente des propriétés similaires à celles du repère d-q, sans nécessiter l'utilisation d'un capteur de position. Afin de valider le modèle expérimentalement, une identification par moindres carrés hors ligne avec capteurs, a été réalisée. Cette démarche permet d'obtenir un jeu de paramètres nominaux. Une approche similaire a été appliquée au moteur en enlevant la dépendance des capteurs mécaniques dans le repère f − g. Sachant que les lois de commande sans capteur dépendent fortement des paramètres, il a été est important de tous les identifier sans la présence de capteurs mécaniques. La synthèse de la commande a été réalisée en considérant la propriété de platitude du MSAP. Pour cela, l'application des modes glissants d'ordre deux, permet de garantir la stabilité malgré des perturbations interne ou externe. Un observateur (par modes glissants également) permettant d'estimer l'accélération, nécessaire pour calculer la variable de glissement, a été réalisé. Les expérimentations ont donné de très bons résultats. Basée sur les tensions et les courants, la réalisation d'observateurs par mode glissant, permet de supprimer les capteurs mécaniques. Les estimations de la position et de la vitesse sont alors utilisables dans la commande. Les résultats expérimentaux sont très prometteurs. Bien que la vitesse atteinte sans capteur soit inférieure à la vitesse atteinte avec capteurs, le suivi de trajectoire a une bonne précision. Finalement, des algorithmes d'identification des paramètres en ligne avec capteurs ont été développés. L'identification à l'aide de la méthode algébrique comparée à celle effectuée par modes glissants permet de conclure que les deux méthodes présentent chacune des avantages et des inconvénients et peuvent s'avérer complémentaires.
Fichier principal
Vignette du fichier
These.pdf (3.35 Mo) Télécharger le fichier
film_com_ac_cap_montage2.avi (5.09 Mo) Télécharger le fichier
film_sans_capt_mont2.avi (8.57 Mo) Télécharger le fichier
Format : Vidéo
Format : Vidéo

Dates et versions

tel-00771113 , version 1 (08-01-2013)
tel-00771113 , version 2 (18-01-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00771113 , version 1

Citer

Romain Delpoux. Contribution à l'identification, l'estimation et la commande de Moteurs Synchrones à Aimants Permanents (MSAP).. Automatique / Robotique. Ecole Centrale de Lille, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00771113v1⟩
1110 Consultations
1731 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More