Modélisation unidimensionnelle multi-physique du comportement d'un joint à faces radiales pour la maintenance d'un circuit carburant

La présente étude porte sur la modélisation unidimensionnelle multi-physique d'un joint d’étanchéité à faces radiales appelés « garnitures mécaniques » pour des arbres tournants. Ces garnitures fonctionnent à des pressions très élevées générées par le film de lubrification entre les faces des joints dont les performances sont directement affectées par la géométrie de l'interface qui dépend des effets thermiques, mécaniques et de la cinématique appliqués. La modélisation unidimensionnelle proposée prend en compte le transfert thermique et la déformation des faces du joint, couplés au modèle de Reynolds décrivant le champ de pression dans le film lubrifiant. Le choix de ce type de modélisation résulte dans le compromis entre le nombre de paramètres du modèle et la complexité du code de calcul associé. Ce modèle permet ainsi de déterminer de façon simple et rapide les performances caractéristiques d’une garniture mécanique. Cette démarche de modélisation est appliquée au cas d’une garniture mécanique à stator flottant pour un circuit carburant de turboréacteur de faibles dimensions (rayons intérieur et extérieur respectivement de 6 et 7,4 mm) et fonctionnant à des vitesses de rotation relativement élevées (4000 à 5000 tr/min) pour des pressurisations extérieures relativement faibles (0,3 à 0,6 MPa). La détermination des paramètres du modèle est explicitée et les résultats de simulation sont comparés avec les résultats expérimentaux issus de bancs machines et de banc laboratoire afin de caractériser la qualité du modèle obtenu

Modélisation multi physiques d'un circuit carburant d'une turbomachine

La présente étude porte sur l’élaboration et l’évaluation d’un algorithme de diagnostic pour le circuit carburant d’un turbomoteur à base de modèles non linéaires multi physiques. Cet algorithme permet une détection et une localisation précises des défaillances dans le circuit dosage carburant. Ainsi, une stratégie de réduction des coûts de maintenance basée sur le remplacement des fonctions modulaires défaillantes peut être mise en place. L’efficacité et la robustesse de l’algorithme proposé résident dans l’utilisation conjointe d’un modèle multi physiques non linéaire et d’incertitudes de modèle pour l’estimation des paramètres à surveiller. Cette approche est comparée avec les résultats obtenus par des méthodes linéaires classiques et les apports sont précisés. La mise au point de cet algorithme a nécessité le développement du banc de simulation présenté dans cette étude. Ce banc se base sur des modèles multi physiques 1D combinant des équations hydrauliques, cinématiques et dynamiques du circuit dosage carburant. Il incorpore un modèle hydromécanique d’une pompe à engrenages, d’un bloc doseur, d’un gicleur et prend en compte la compressibilité et l’inertie du carburant. Il comporte également un modèle de la dynamique de la balance de pression qui répartie le débit de la pompe entre le bloc doseur et le retour à la bâche en fonction de la position de la vanne doseuse. Les paramètres du banc de simulation respectent les cahiers des charges techniques de chaque composant tandis que les intervalles de tolérances associés sont utilisés pour le réglage des seuils de détections de l’algorithme afin de garantir un certain degré de robustesse vis à vis du risque de fausse alarme. Enfin dans cette étude une nouvelle instrumentation et une nouvelle architecture ont permis de réduire les coûts et la complexité de la maintenance du circuit carburant du turbomoteur. Cette nouvelle architecture se compose d’ensembles modulaires et d’unités remplaçables en ligne et garantit un niveau de sécurité comparable à l’architecture antérieure

Flatness-based fault tolerant control

Este artículo presenta un método de control tolerante a fallas para sistemas no lineales planos. Las propiedades intrínsecas de los sistemas planos generan redundancia analítica y permiten calcular todos los estados y las entradas de control del sistema. Los residuos son calculados comparando las medidas reales provenientes de los sensores y las señales obtenidas gracias al conjunto de ecuaciones del sistema plano. Fallas multiplicativas y aditivas se pueden manejar de manera indistinta. Las señales redundantes obtenidas con las ecuaciones del sistema plano son usadas para reconfigurar el sistema con falla. La factibilidad del método propuesto es verificada para fallas aditivas en un sistema de tres tanques. ABSTRACT This paper presents a Fault Tolerant control approach for nonlinear flat systems. Flatness property affords analytical redundancy and permit to compute the states and control inputs of the system. Residual signals are computed by comparing real measures and the computed signals obtained using the differentially flat equations. Multiplicative and additive faults can be handled indistinctly. The redundant signals obtained with the differentially flat equations are used to reconfigure the faulty system. Feasibility of this approach is verified for additive faults in a three tank system

COMMANDE ROBUSTE DES SYSTÈMES PLATS<br />APPLICATION À LA COMMANDE D' UNE MACHINE SYNCHRONE.

This work propose a systematic approach for robust tracking control design of a class of nonlinear systems, well known as dynamic flat systems. For such system the path planning is easy, due to the fact that a flat system is equivalent to a linear system by using a diffeomorphism and a feedback loop. However, this approach is available only for one model and without any disturbances. For a set of model and with exogenous disturbances, the use of a linear regulator designed by optimization of an appropriate cost function insure the tracking objective. A two-degree-of-freedom scheme is used to clarify the design objectives with a complete partition between the nominal tracking and the robust tracking objectives. This approach is applied to the design of robust control of a synchronous machine.Ce travail propose une méthodologie de synthèse de loi de commande robuste pour les systèmes dynamiques plats. La génération de trajectoires de référence est simple à mettre en oeuvre pour un système plat car il est équivalent à un système linéaire par difféomorphisme et bouclage. Cependant cette démarche n'est valable que pour un modèle, et en l'absence de perturbations. Pour une famille de modèles, et en présence de perturbations exogènes, le suivi de trajectoire défini à partir du modèle nominal est garanti par un régulateur linéaire synthétisé par optimisation de critères. L'utilisation d'un schéma à deux degrés de liberté générique permet de poser clairement le problème de synthèse en séparant les objectifs de poursuite nominale et les objectifs de régulation et de poursuite robustes. Cette démarche est ensuite appliquée à la synthèse d'une loi de commande robuste d'une machine synchrone

Commande robuste des systèmes plats - Application à la commande d'une machine synchrone

Ce travail propose une méthodologie de synthèse de loi de commande robuste pour les systèmes dynamiques plats. La génération de trajectoires de référence est simple à mettre en oeuvre pour un système plat car il est équivalent à un système linéaire par difféomorphisme et bouclage. Cependant cette démarche n'est valable que pour un modèle, et en l'absence de perturbations. Pour une famille de modèles, et en présence de perturbations exogènes, le suivi de trajectoire défini à partir du modèle nominal est garanti par un régulateur linéaire synthétisé par optimisation de critères. L'utilisation d'un schéma à deux degrés de liberté générique permet de poser clairement le problème de synthèse en séparant les objectifs de poursuite nominale et les objectifs de régulation et de poursuite robustes. Cette démarche est ensuite appliquée à la synthèse d'une loi de commande robuste d'une machine synchrone.This work propose a systematic approach for robust tracking control design of a class of nonlinear systems, well known as dynamic flat systems. For such system the path planning is easy, due to the fact that a flat system is equivalent to a linear system by using a diffeomorphism and a feedback loop. However, this approach is available only for one model and without any disturbances. For a set of model and with exogenous disturbances, the use of a linear regulator designed by optimization of an appropriate cost function insure the tracking objective. A two-degree-of-freedom scheme is used to clarify the design objectives with a complete partition between the nominal tracking and the robust tracking objectives. This approach is applied to the design of robust control of a synchronous machine

Du concept de platitude appliquéà la commande et au guidage autonomede systèmes aérospatiaux

Ce mémoire est structuré en deux chapitres. L’objectif du premier chapitre est de présenter les différents volets de mon activité professionnelle en tant que Maître de conférences au sein de l’Université Bordeaux 1. Après un bref Curiculum Vitea, je présente les responsabilités pédagogiques assumées ainsi que les activités administratives dans lesquelles je me suis impliqué. Je détaille ensuite les points importants en termes d’activité d’enseignement et d’ingénierie de la formation sur leplan local et international. Mon activité de formation par la recherche constitue une transition naturelle avec mes travaux de recherche et d’encadrement de thèses. Dans ce chapitre, je me focalise sur la problématique et les résultats en termes de publications sur la thématique que je développe et leurs liens avec les actions de recherche européenne de l’équipe. Lescontributions scientifiques seront détaillées dans le chapitre 2 de ce mémoire.Un bilan de la production scientifique et une fiche de synthèse concluent ce chapitre.Le second chapitre porte sur les grandes lignes des contributions scientifiques de mes activités de recherche et de leurs applications dans le secteur aérospatial. Cette activité a été menée au sein de l’équipe ARIA du département LAPS de l’IMS avec le concours de doctorants et des co-directeurs de recherche respectifs.Dans le cadre général du guidage autonome des systèmes plats, notre contribution a porté d’une part sur la synthèse et l’analyse de lois de commande robustes par platitude présentés dans les deux premières sections et d’autre part sur la génération autonome de trajectoires optimales qui fait l’objet des deux dernières sections. Chaque section comporte un rappel sur le positionnement du problème étudié, suivi de la contribution principale sur ce sujet et d’une brève présentation de l’application aérospatiale considérée

Fault recovery by nominal trajectory tracking

International audienceFault accommodation is meant to control the faulty system so as to preserve a given functionality. In model matching, the state dynamics is wished to be fault-invariant, leading to the family of pseudo-inverse and modified pseudo- inverse methods. In this paper, rather than the closeness between the faulty and the nominal system matrices, it is the closeness of their respective trajectories that is required. This problem setting allows to trade-off the quality of the accommodated trajectories and the energy of the accommodated control, and provides a clear definition of recoverable faults

Coupled LPV and flatness based approach for ARD guidance

International audienceThis paper presents a flatness and LPV-based methodology for an Apollo-Like Re-entry vehicle (ALRV) guidance. The main contribution is considered to be a proposition which converts the original nonlinear longitudinal ALRV flat model into a fictitious Linear Parameter Varying (LPV) model over which a LPV control law can be designed using a finite set of Linear Matrix Inequalities (LMIs). It is shown that the overall scheme is able to ensure robust stability and robust erformances when off-nominal conditions are present. Finally, simulation results are presented to demonstrate the potential of the proposed approach