Étude de l’ajustement en ligne des paramètres d’asservissement de puissance mécanique via l’identification en continu du couple générateur-charge dans une application hydrolienne

Un générateur électrique est un dispositif permettant de produire de l'énergie électrique à partir d'une autre forme d'énergie. Dans l’industrie des hydroliennes, cette machine est alimentée par une turbine qui fonctionne grâce à la puissance hydraulique de l’eau. Le coût d’asservissement et de réglage représente une part considérable ainsi une préoccupation majeure pour l’industrie qui déclenche des défis de taille pour les ingénieurs et les scientifiques. Cette mémoire a pour but de la modélisation du système de contrôle de couple direct (CTC) de GSAP en utilisant MATLAB / Simulink®. Le contrôle de la vitesse de P à l'aide de la technique de contrôle orienté sur le champ et de la technique de modulation de largeur d'impulsion de vecteur à espace direct à couple direct est également analysé et comparé au CTC traditionnel. Les résultats de la simulation sont présentés pour aider à analyser les performances du système et les paramètres du contrôleur PI influent sur les performances du système. L’amélioration continue de la qualité de contrôle et d’asservissement s’avère primordiale pour la réduction des coûts et l’augmentation de la productivité. Dans ce projet, un algorithme ajustant les paramètres de l’asservissement de façon continue, à partir d’une identification du couple du générateur, qui a été développé afin d’avoir un prototype complet permettant de simuler un fonctionnement turbine-générateur-circuit. Pour des raisons de simplifications, la turbine a été remplacée par un moteur. Le premier chapitre présente la problématique, l’objectif et la méthodologie de cette mémoire. Le deuxième chapitre montre une étude bibliographique qui aborde l’énergie hydrolienne, ses types et ses performances, ainsi que les catégories de systèmes de commande, et les méthodes de contrôle. Le troisième chapitre parle de deux modèles de BEH, qui sont : le modèle spécifique, et le modèle numérique de BEH qui concerne principalement au contrôle de puissance électrique du générateur et effectue la simulation du système de contrôle de la puissance électrique générée par le générateur en utilisant le logiciel de MATLAB. Un modèle mathématique a été développé, en utilisant les données expérimentales fournies par notre partenaire industriel, ce qui a permis d’étudier le comportement de notre système expérimental et d’identifier les paramètres de PI. Le quatrième et le dernier chapitre est consacré au contrôle de la puissance électrique générée par le générateur. Une série d’essais numériques permettant de construire une base de données. Cette série d’essais décrit l’évolution de la puissance électrique en fonction du réglage paramétrique du PI. Finalement, un modèle autonome adaptatif asservi est mis en oeuvre afin de jouer le rôle d’un simulateur représentatif du mode de fonctionnement turbine-générateur. An electric generator is a device for producing electrical energy from another form of energy. In the tidal turbine industry, this machine is powered by a turbine that operates thanks to the hydraulic power of the water. The cost of servo control and adjustment represents a considerable share as well as a major concern for the industry that triggers significant challenges for engineers and scientists. The aim of this memory is to model the PMSG direct torque control system (DTC) using MATLAB / Simulink®. Speed control of P using the field-oriented control technique and the direct-torque direct-space vector pulse width modulation technique is also analyzed and compared to the traditional DTC. The results of the simulation are presented to help analyze system performance, and PI controller parameters affect system performance. Continuous improvement in control quality and servo control is essential for cost reduction and increased productivity. In this project, an algorithm continuously adjusts the servo parameters, based on an identification of the generator torque, which was developed in order to have a complete prototype for simulating a turbine-generator-circuit operation. For reasons of simplification, the turbine has been replaced by a motor. The first chapter presents the problematic, the objective and the methodology of this thesis. The second chapter presents a literature review that discusses hydroelectric energy, its types and performance, as well as categories of control systems, and control methods. The third chapter discusses two models of turbine test bench, which are: the specific model, and the numerical model of turbine test bench which mainly concerns the electrical power control of the generator and performs the simulation of the control system of electrical power generated by the generator. Using the MATLAB software. A mathematical model was developed, using the experimental data provided by our industrial partner, which made it possible to study the behavior of our experimental system and to identify the PI parameters. The fourth and last chapter is dedicated to controlling the electrical power generated by the generator. A series of numerical tests to build a database. This series of tests describes the evolution of the electric power according to the parametric setting of the PI. Finally, a controlled autonomous adaptive model is implemented in order to play the role of a simulator representative of the turbine-generator mode of operation

Informatique et culture scientifique du numérique

National audienceCe document transcrit les MOOC réalisés par le Learning Lab Inria, avec le soutien du Ministère de l’éducation nationale et de la jeunesse, en partenariat avec le projet Class ́Code et l’Université Côte d’Azur.Cette première version reprend et remet en forme les contenus des MOOC, notamment en transcrivant les propos oraux des différents intervenants issus des supports multimédias, et en adaptant les contenus à un média textuel. Les apports supplémentaires concernent modestement la partie surles logiciels libres et celle sur le son et la musique. En l’état, il manque encore un chapitre sur les implications et applications de l’informatique (bioinformatique, médecine, arts, etc.) et un autre sur l’architecture des ordinateurs et des réseaux. Cependant, le taux de recouvrement n’est pas nul car ces sujets sont également abordés dans d’autres sections du manuel. Toutefois, le manuel reste exploitable comme tel et sera enrichi et amélioré dans des versions suivantes

Développement d'un dispositif de LIBS pour l'analyse quantitative en ligne des procédés de purification du silicium fondu

The aim of this PhD research work was to develop and to validate a quantitative method to measure the composition of molten silicon by Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). The device used consists in an intrusive measurement on the surface of gas bubbles which are produced by blowing an inert gas through a pipe inserted into the melt. First, the signal acquisition conditions were optimized to ensure LIBS signal repeatability and reproducibility to overcome experimental fluctuations due to the bubbling. Second, the experimental parameters affecting plasma physics were evaluated to maximize the measurement sensitivity and to lower the limits of detection. The two key parameters identified are the laser power density and the ambient gas: the signal intensity and then the number of emitters inside the plasma are promoted by higher laser energy and an Ar atmosphere rather than a He one. The plasma spectroscopic diagnosis as a function of these parameters showed that they don’t have significant effect on the temperature of electrons, ions and neutral species. The only mechanisms to be considered are then the increase of the mass ablated by the laser and the modification of the plasma relaxation conditions by the ambient atmosphere. Third, calibration curves were established for B, Al, Fe, Cu and Ti impurities under the optimized conditions. Limits of detections from few ppmw for B, Fe and Al to less than 0,5 ppmw for Ti and Cu have been achieved. The predicted concentrations by LIBS are in very good agreement with the ones measured by the conventional ex-situ method, ICP-OES. The mean relative discrepancy is lower than 10 %. These results demonstrate the LIBS benefits for in-situ and in-line monitoring of photovoltaic silicon production processes.L’objectif de ce travail de thèse a été de développer et de valider une méthode d’analyse quantitative du silicium liquide par la technique LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy). Pour cela, le dispositif utilisé consiste en une mesure intrusive sur la surface de bulles gazeuses, générées au cœur du métal fondu par soufflage d’un gaz inerte au travers d’un tube. Dans un premier temps, les conditions d’acquisition du signal ont été optimisées pour permettre la répétabilité et la reproductibilité du signal LIBS en dépit des fluctuations paramétriques induites par le bullage. Dans un second temps, les paramètres expérimentaux affectant les propriétés physiques des plasmas produits ont été évalués pour maximiser la sensibilité de la mesure et réduire les limites de détection. Les deux paramètres clefs qui ont été identifiés sont la densité de puissance apportées par l’impulsion laser et la nature du gaz de bullage : l’intensité du signal et donc le nombre d’émetteurs dans les plasmas sont favorisés par les hautes énergies laser et par une atmosphère d’argon plutôt que d’hélium. Le diagnostic spectroscopique des plasmas générés en fonction de ces paramètres a permis de montrer qu’ils n’ont pas d’effet significatif sur la température des électrons, des ions et des espèces neutres. L’augmentation de masse ablatée par le laser et la modification des conditions de relaxation du plasma par le milieu ambiant sont les mécanismes majoritaires à considérer. Finalement un modèle d’analyse quantitatif a été construit dans les conditions optimisées pour les impuretés B, Al, Fe, Cu et Ti du silicium. Il permet d’atteindre des limites de détection qui vont de quelques ppmw pour les éléments B, Fe et Al jusqu’à moins de 0,5 ppmw pour le Cu et le Ti. Les concentrations prédites par LIBS présentent un très bon accord avec celles déterminées par une méthode ex-situ conventionnelle, l’ICP-OES, avec des écarts relatifs inférieurs en moyenne à 10 %. Ceci démontre l’intérêt de la technique LIBS pour contrôler in-situ et en temps réel un procédé d’élaboration du silicium photovoltaïque

Une histoire de la chimie atmosphérique globale: Enjeux disciplinaires et d'expertise de la Couche d'ozone et du Changement climatique

Until now, the history of environmental sciences has not extensively documented the input of atmospheric chemists, who formalize the chemical reactions that take place in the atmosphere. This PhD dissertation focuses on chemistry of the global atmosphere. Atmospheric chemistry has been in the heart of the expertise on the anthropogenic destruction of the ozone layer from 1970 on. Since the end of the 1980s, atmospheric chemists have also taken part in the writing of the IPCC reports. They have also contributed to the more holistic works on the “Earth system”. Combining different approaches for studying sciences and techniques, this PhD dissertation writes a "social" history of the academic field on chemistry of the global atmosphere since the 1920s. Our narrative is mainly focused on the evolution of the scientific practices of chemistry of the global atmosphere, on social and disciplinary changes, and on the new types of expertise that have emerged within the field. The author mainly concentrates on three "moments": the first two decades of the Coldwar; the “environmental(ist) turn” of atmospheric sciences in the 1970s and 80s; the climate change governance.L’histoire des sciences de l’environnement a, jusqu’à présent, peu documenté l’apport des chimistes de l’atmosphère, qui formalisent les réactions chimiques se produisant au sein de l’atmosphère. Cette thèse porte spécifiquement sur la chimie atmosphérique globale. La chimie de l’atmosphère a été au centre de l’expertise sur la destruction anthropique de la couche d’ozone à partir de 1970. Les chimistes de l’atmosphère ont également participé à l’élaboration des rapports du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) à partir de la fin des années 1980, ainsi qu’à des travaux au sein de la science dite « du système Terre ». En combinant différentes approches de l’étude des sciences et des techniques, ce mémoire de thèse fait une histoire "sociale" du champ d’étude sur la chimie atmosphérique globale depuis les années 1920. Le cœur du récit porte sur l’évolution des pratiques scientifiques de la chimie atmosphérique globale, les reconfigurations disciplinaires et sociales, et l’apparition de nouvelles formes d’expertise et de figures d’expert propres à ce champ d’étude. L’auteur examine dans le détail trois "moments": les deux premières décennies de la Guerre froide ; le "tournant environnemental(iste)" des sciences de l’atmosphère dans les années 1970- 80 ; la gouvernance du changement climatique

Modèle à Composant pour Plate-forme Autonomique

In the last decades, computing environments have been getting more and more complex, filled with miniaturized and sophisticated devices that can handle mobility and wireless communications. Ubiquitous computing, as envisioned by Mark Weiser in 1991, promote the seamless integration of those computing environments with the real world in order to offer new kinds of applications. However, writing software for ubiquitous environments raises numerous challenges, mainly the problem of how to make an application adapt itself in an ever changing context. From another perspective, as classical softwares were growing in size and complexity, IBM proposed the concept of autonomic computing to help to contain the burden of administering massive and numerous systems. This PhD thesis is based on an approach where applications are designed in terms of components using and providing services. A development model based on a reference architecture for the conception of ubiquitous applications is proposed, greatly inspired by researches in the autonomic computing field. In this model, the application is managed by a hierarchy of autonomic managers, that base their decisions on a central representation of the system. The fulfilment of this contribution requires to make the underlying middleware more reflexive, in order to support new kinds of runtime adaptations. We also provide a model that depicts the running system and its dynamics in a uniform way, based on REST principles. Applications relying on this reflexive middleware and represented by this model are what we called Autonomic-Ready. Implementations of our proposals have been integrated in the Apache Felix iPOJO service-oriented component model. The system representation, named Everest, is provided as a OW2 Chameleon subproject. Validation is based on the iCASA pervasive environment development and simulation environment.Ces dernières décennies, les environnements informatiques sont devenus de plus en plus complexes, parsemés de dispositifs miniatures et sophistiqués gérant la mobilité et communiquant sans fil. L'informatique ubiquitaire, telle qu'imaginée par Mark Weiser en 1991, favorise l'intégration transparente de ces environnements avec le monde réel pour offrir de nouveaux types d'applications. La conception de programmes pour environnements ubiquitaires soulève cependant de nombreux défis, en particulier le problème de rendre une application auto-adaptable dans un contexte en constante évolution. Parallèlement, alors que la taille et la complexité de systèmes plus classiques ont explosé, IBM a proposé le concept d'informatique autonomique afin de réduire le fardeau de l'administration de systèmes imposants et largement disséminés. Cette thèse se base sur une approche où les applications sont conçues sous la forme de composants utilisant et fournissant des services. Un modèle de développement fondé sur une architecture de référence pour la conception d'applications ubiquitaires est proposée, fortement inspiré des recherches dans le domaine de l'informatique autonomique. Dans ce modèle, les applications sont prises en charge par une hiérarchie de gestionnaires autonomiques, qui appuient leurs décisions sur une représentation centrale du système. La mise en œuvre de cette contribution requiert de rendre la couche d'exécution sous-jacente plus réflexive, en vue de supporter de nouveaux types d'adaptations à l'exécution. Nous proposons également un modèle qui décrit le système à l'exécution et reflète sa dynamique de manière uniforme, suivant les principes du style d'architecture REST. Les applications reposant sur ce cette couche d'exécution réflexive et représentées par ce modèle sont qualifiées d'Autonomic-Ready. L'implantation de nos propositions ont été intégrées dans le modèle à composant orienté service Apache Felix iPOJO. Le modèle de représentation du système, nommé Everest, est publié en tant que sous-projet d'OW2 Chameleon. Ces propositions ont été évaluées et validées par la conception et l'exécution d'une application ubiquitaire sur iCASA, un environnement de développement et de simulation

Développement de procédés plasma pour l'élaboration et la caractérisation du silicium photovoltaïque : dépôt de couches minces épitaxiées de silicium par PECVD : mesure de la pureté du silicium à l'état solide ( 20°C) et liquide (1414°C) par LIBS

Today, the main limiting factor of PV is the high price of electricity production by the PV modules. To cope with this difficulty, current researches focus on several ways and alternatives solutions: reducing energy costs including reducing the cost of the raw material, which consists in reducing the thickness of silicon wafers or in the development of cells in thin silicon layers. The latter process is intended to overcome the sawing step of silicon ingots which is necessary for the realization of photovoltaic wafer. It is this very approach that led us to develop a method to prepare thin films by using plasma and heating the substrate. Moreover, whatever the method chosen to achieve the required crystallinity and purity for solar grade, it is necessary to have a multi-elements analytical technique to control the evolution of purity. In our laboratory, we have developed LIBS which can meet these expectations, i-e very low detection limits while allowing online tracking of silicon in solid or liquid state.Aujourd’hui, le principal facteur limitant le photovoltaïque est le prix élevé du kWh produit par les modules PV. Pour faire face à cette difficulté, les recherches actuelles se concentrent autour de plusieurs leviers et solutions alternatives : la réduction du coût énergétique avec notamment la réduction du coût de la matière première, qui consiste en la diminution de l’épaisseur des wafers de silicium, ou encore l’élaboration de cellules en couches minces de silicium. Ce dernier procédé a pour but de s’affranchir de l’étape de sciage des blocs de silicium, nécessaire pour la réalisation de plaquette photovoltaïque de faible épaisseur. C’est cette dernière approche qui nous a conduits à proposer un procédé d’élaboration de couches minces à l’aide d’un plasma et du chauffage du substrat. Par ailleurs, quel que soit le procédé choisi pour atteindre la cristallinité et la pureté exigées pour le grade solaire, il est nécessaire de disposer de technique analytique multiélémentaire pour contrôler l’évolution de la pureté en fonction des paramètres. La LIBS que nous avons développée au laboratoire offre l’opportunité de répondre à ces attentes : très basses limites de détection tout en permettant un suivi en ligne du silicium à l’état solide ou en fusion

31ème Journées Francophones des Langages Applicatifs

International audienc