Intelligent Control of Renewable Holonic Energy Systems

International audienceSignificant sources of energy production, of nuclear or fossil fuel type, which can assume all the needs of a country or region, are more strongly contested, either due to accidents of natural origin or following the observation of the dangerousness of the human effect on the global climate balance. Thus governments are encouraging the development of green energy. Any centralized control approach will be obsolete regarding, on one hand, the powers concerned and on another hand, the wide dispersion of these production sources: an irreversible movement to locally produce what is locally consumed is being developed. A decentralized control, based on intelligent entities, is presented. The holonic paradigm is used to represent a Holonic Energy Systems (HES) with multi-sources and multi- users. The several possible switching between the various energy sources are obtained by using a multicriteria decision aid method

Multicriteria control strategies of Holonic Energy Systems

© Science Academy Publisher, United Kingdom www.sciacademypublisher.com Papier apportant peu de reconnaissance, du fait d'un processus de relecture très édulcoré..., mais que nous conservons au titre de la datation de nos premiers travaux sur les HES (Holonic Energy Systems).International audienceThe renewable energy sources are, and will be more and more, brought to cohabit on the same site. However, they have not yet the subject of a real overall energy management strategy. As several systems rely on multiple energy sources, power distribution strategy must be implemented by matching the supply and the demand. The balance between production and consumption must be carefully conducted to ensure the availability of power. This paper addresses decentralized control strategies of multi-sources and multi-users energy systems. The objective is to describe, by using the recursion principle of the holonic paradigm, a decentralized multi-sources, multi-users energy system. The bases of multicriteria decision aid method are presented to ensure, in an adequate and automated way, the several possible switchings between the various energy sources of the system

Observateurs et commande neuronale adaptative pour systèmes robotisés

Dans cette thèse nous proposons une méthodologie de commande neuronale adaptative pour les systèmes robotisés. Lorsque la structure du modèle est connue (c'est le cas des robots manipulateurs) et que l'état du système est mesurable, nous avons développé une commande neuronale avec une estimation en ligne des fonctions du modèle. Dans le cas où seulement une partie de l'état du système est mesurable, nous avons proposé dans un premier temps, un observateur adaptatif basé sur une technique mixte utilisant la méthode des modes glissants et les réseaux de neurones. Dans un deuxième temps, nous avons développé une commande neuronale adaptative intégrant un observateur par modes glissants. En suivant la même démarche que précédemment, une méthode neuronale de compensation des frottements dans un actionneur électrique est proposée et appliquée. Nous proposons aussi une commande neuronale adaptative des robots manipulateurs redondants dans l'espace opérationnel sans avoir recours à l'inversion de matrices. Dans les différents schémas de commande proposés, un terme de robustesse est rajouté afin de réduire l'effet de l'erreur d'approximation inhérente à l'utilisation des réseaux de neurones. Lorsque le modèle du système est inconnu, une nouvelle démarche expérimentale de commande adaptative a été proposée. Cette démarche consiste à faire un apprentissage a priori dont le but est de déterminer le degré relatif du système, ensuite d'utiliser le résultat obtenu pour la commande adaptative. Cette commande a été appliquée pour l'asservissement en force d'un vérin hydrauliqueVERSAILLES-BU Sciences et IUT (786462101) / SudocSudocFranceF

Méthodes d'estimation et compensations robustes et adaptatives

Le but de cette thèse est l'étude et le développement des méthodes d'estimation et de compensations adaptatives des effets mécaniques perturbateurs tels que : le frottement, le jeu mécanique, le stick-slip et la flexibilité des axes dans un actionneur électriqueVERSAILLES-BU Sciences et IUT (786462101) / SudocSudocFranceF

Estimation de la dynamique du véhicule en interaction avec son environnement

Le cadre général du travail de recherche est l'application des outils de l'automatique non linéaire (observateurs par modes de glissemen commande robuste, ... ) et des méthodes pour le diagnostic en vue de l'amélioration de la Sécurité des véhicules et de Routes. Des études d'accidentologies ont montré le rôle de l'infrastructure dans la majorité des accidents. L'objectif est donc d'utiliser le plus d'informations possible sur l'environnement, pour mieux piloter et évaluer le comportement (nominal) d'un véhicule dans sa trajectoire. La difficulté et le coût des mesures de forces de contact pneu chaussé nous ont motivé pour développer des observateurs non linéaires et robustes pour estimer les informations (forces de contact, adhérence, dérive, raideurs) utile pour caractériser la tenue de route du véhicule. Ensuite nous avons mis au point une nouvel/e technique d'estimation avec des observateurs en cascade pour déduire les vitesses puis les accélérations angulaires des roues à partir des codeurs de l'ABS grâce à un observateur robuste par modes glissants d'ordre supérieur. Cette technique permet d'estimer ensuite, la raideur longitudinale des pneus et le rayon effectif. On peut aussi reconstituer l'adhérence et la dérive qui représentent des caractéristiques importantes de la route et du roulement du véhicule respectivement Aprés cela nous avons proposé des observateurs robustes à entrée inconnue permettant d'estimer les attributs de la route (profil, pente et dévers). Ces derniers sont utiles pour l'aide à la conduite. Enfin, nous présentons en dernier une méthode de conception de systèmes permettant de détecter des défauts dans la dynamique d'un véhicule en roulemeThe general framework of the research is the application of the nonlinear control tools (sliding mode observers, robust control ... ) and methods for diagnostics in order to improve the security of the vehicle. Motivation of our work is due to the fact that the infrastructure is involved the majority of accidents. the was born, which uses as more as possible the environmental information's in order to study the comportment of the vehicle in its trajectory. The difficulties and the high costs of the sensors, to measure contact forces belween wheel and the ground were an important motivation for design of non linear and robust observers. Then, a new technique for the estimation with cascaded observers was developed to dedu the angular velocities and accelerations of wheels by use of the ABS encoders. This method al/ows us to estimate the longitudinal stiffness of each tire and its effective radius. The adherence also can be reconstructed. Robust observers with unknown inputs are proposed to estimate the road features (profile, slope and inclination angle), which are used to assist the driving. Final/y, we present a method for detecting faults in the dynamics of the vehicle. We have considered only Iwo types of faults: Faults in the suspension system Variation of pressure in tire.VERSAILLES-BU Sciences et IUT (786462101) / SudocSudocFranceF

Modélisation et Analyse du comportement d'un Bâtiment équipé d'un Système Multi Sources d'énergie

The studied problem is the management of a multi-energy systems dedicated to buildingsand their loads in urban areas. The energy can be supplied by photovoltaic panels, wind turbines,solar thermal collectors and can be stored in batteries. Such systems requires a good strategy formonitoring, control and eective management. This needs a good strategy which is based on ecientsystems modeling and analysis.In a rst step we develop a reliable model of a building composed by three rooms and variousdomestic loads such as washing machine, freezer, refrigerator and some electrical power demands.In order to develop optimized solutions for multiple sources used in urban areas, we develop a realtimesimulation model of an example of a realistic system. Thus, the denition of analytical tools tostudy the problem of energy management allows to reduce primary energy consumption and lower theproduction of greenhouse gases while covering the energy needs answering demand.After a short state of the art, the building energy requirement and loads, are studied and a realtime simulation model is developed in chapter two. In the third chapter, the building is connected toa multiple sources system to produce the required energy. Then a proposed controller is applied forenergy management. Chapter 4 is dedicated to improve the Maximum Power Point Tracking for thePV generator, exploiting techniques of Variable Structure Systems for observation and control. Energyproduction is coupled, for domestic uses, to battery storage (for short and long durations). These sameVSAS technique is then used in Chapter 5, for observation, estimation, prediction and management ofstored energy.La problématique est d'étudier la gestion d'un système multi-énergies, en fonction de lademande, dédié au bâtiment en milieu urbain. L'énergie peut être fournie par des panneaux photovoltaïques, une éolienne, des capteurs thermiques et peut être stockée dans des batteries et une pompe àchaleur. L'étude de ces systèmes complexes nécessite une bonne stratégie de contrôle, de commande etla mise au point de méthodes de gestion ecace.Le travail consiste à réaliser un modèle able et une simulation (réaliste en temps réel) du système multi-sources et d'un bâtiment de trois pièces, avec diérentes charges domestiques, comme unemachine à laver, un congélateur, un réfrigérateur et des systèmes de chauage. Un système de gestiondes sources d'énergie qui permet d'ajuster et d'optimiser la consommation d'une façon adaptéeaux ressources énergétiques disponibles tout en satisfaisant la demande et maximisant le confort desoccupants dans le bâtiment est ensuite étudié. Ainsi, la dénition d'outils d'analyse permettra d'étudierle problème de la gestion de l'énergie pour réduire la consommation d'énergie primaire et baisserla production de gaz à eet de serre tout en couvrant les besoins énergétiques et en répondant à lademande.Après un état de l'art, le besoin en énergie d'un bâtiment et ses charges, en temps réel, est étudiépour développer un modèle de simulation (chapitre 2). Ensuite, dans le chapitre 3, le bâtiment estcouplé à un système multi-sources pour la production de l'énergie nécessaire à la demande. L'avantdernier chapitre est dédié à l'amélioration de la poursuite du point de production maximale d'énergiequi peut être fournie par le générateur PV, en exploitant des techniques d'observation et de commandepour Systèmes Automatisés à Structure Variable (SASV). La production d'énergie est couplée, enplus des charges d'utilisation domestique, à un stockage sur batterie. Ces mêmes techniques SASVsont ensuite exploitées, dans le dernier chapitre, pour l'observation, l'estimation et la prédiction desréserves et la gestion de l'énergie stockées sur batterie

Contribution à la commande de systèmes complexes (application au contrôle énergétique de systèmes à pattes et à l'asservissement d'un doseur à dépesage)

Les travaux présentés dans ce mémoire portent essentiellement sur l'utilisation de l'aspect énergétique pour la stabilisation de cycles périodiques de mouvement des robots a pattes a allures dynamiques rapides. Nous proposons une méthodologie pour la commande qui s'appuie sur un modèle de comportement énergétique nominal traduisant uniquement les effets dynamiques importants pour les allures rapides et qui s'affranchit du mode le complet du robot. Ainsi, pour un sauteur masse - ressort, nous avons présenté une méthode de contrôle des sauts instaurant un cycle limite contrôle (clc). Pour la généralisation à d'autres systèmes à pattes, nous avons proposé une commande à structure variable (csv) correspondant à un mouvement de saut par modelage énergétique. Les commandes obtenues sont efficaces et faciles à l'implémentation et présentent l'avantage de traiter simultanément les problèmes de commande et de génération de trajectoires. Dans une seconde application, nous avons développe un modèle nominal pour un doseur a granulats. Différentes formulations du modèle, en vue de son identification, sont utilisées et argumentées afin de valider la représentation obtenue. Une commande par retour d'état a été développée pour la régulation du débit du matériau extrait et deux observateurs adaptatifs peuvent être utilisés pour le débit. Des résultatsVERSAILLES-BU Sciences et IUT (786462101) / SudocSudocFranceF

The VSAS approch gives the best MPPT for solar energy sources (RES)

International audienceMore and more MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithms are in competition to maximize energy extracted from PV systems. This paper shows how to get the best algorithm (the most simple, fast and robust). VSAS (Variable Structure Automatic Systems) control methodology is applied to develop the control algorithm, to clarify the rationale behind and get the best optimization algorithm

Power Maximization Analysis of a Wind Electric Water Pumping System using STATCOM and Modified Enhanced Perturb & Observe

International audienc

Position Control of Motor Drive Systems: A Data Driven Approach

International audienceA new model-free approach for designing robust PID controllers for the position control of electrical machines (such as induction, synchronous or DC motors) with un-modeled dynamics is proposed. In this paper, it is illustrated that frequency response data is sufficient to calculate a family of robust PID controllers that satisfy an-norm on the complementary sensitivity function. The approach is illustrated on an induction motor drive system through simulation