Fractional robust control with iso-damping property

This article deals with the problem of the reduction of structural vibrations with isodamping property. The proposed methodology is based on: - a contour defined in the Nichols plane and significant of the damping ratio of the closed-loop response - a robust control method that uses fractional order integration. The methodology is applied to an aircraft wing model made with a beam and a tank whose different levels of fillings are considered as uncertainties

Robust Control System Design for Multivariable Plants with Lightly Damped Modes

International audienceA robust controller design is proposed for the active suspension system benchmark problem. The CRONE control system design used is extended to unstable multivariable plants with lightly damped modes and RHP zeros. Decoupling and stabilizing controller K, is achieved for the open-loop transfer matrix. Fractional order transfer functions are used to define all the components of the diagonal open-loop transfer matrix, β. In defining the fractional open-loop transfer function β 0i some elements of the plants, G0 and its inverse must be considered to achieve the stable controller. Optimisation provides the best fractional open-loop βopt. Finally, frequency domain system identification is used to find controller K=G0-1 βopt

Extension de la commande CRONE multivariable aux systèmes non carrés (application à un système d'air de moteurs essence et diesel)

Les travaux présentés dans ce manuscrit s inscrivent dans le cadre du développement de la commande robuste de l équipe CRONE (Commande Robuste d Ordre Non Entier). Ils portent plus précisement sur le développement d une méthodologie de synthèse de la commande CRONE pour les systèmes multivariables avec une application au contrôle des moteurs à combustion interne. Après un chapitre d introduction sur la commande robuste d ordre non entier dans le but de garantir une robustesse des performances dynamiques par rapport aux variations des paramètres du modèle du système, une reformulation des conditions de stabilité de la méthodologie CRONE des systèmes multivariables (MIMO) carrées existante est proposée. Un ensemble de théorèmes est aussi proposé afin de pouvoir étendre la commande CRONE des systèmes MIMO carrés au cas plus général des systèmes multivariables ayant des retards purs et un comportement oscillatoire avec des pôles et des zéros qui ne sont pas nécessairement situés dans le domaine de stabilité. Le chapitre 3 de ce manuscrit est consacré d une part à la commande des systèmes MIMO non-carrés (nombre d entrées différent de celui des sorties), instables et à non-minimum de phase et d autre part a la simplification des différentes méthodologies de commande proposées dans ce manuscrit. Cette simplification est basée sur une analyse des effets de couplage du système et sur l hypotheses que dans certain cas des éléments de la matrice de transfert du système peuvent être considérés comme des incertitudes lors de l optimisation de la boucle ouverte nominale non entiere. Outre un ensemble de cas académique pris dans la littérature, la validation de ces travaux est réalisée à travers la commande du système d'air de deux moteurs à combustion interne : un moteur à essence avec une loi de commande CRONE MIMO carrée ; un moteur diesel avec une loi de commande CRONE MIMO non carrée. Le but fixé par l'industriel à l'origine de ces applications est d optimiser le compromis performances-pollution-consommation de ces moteurs tout en minimisant les efforts liés à la conception de ces nouvelles lois de commande.The works presented in this thesis are led within the framework of robust control developments of the CRONE team (Robust Control of fractional order). They are carried more precisely on the development of a synthesis methodology of the CRONE control for multivariable systems with an application of controlling internal combustion engine. After an introductive chapter on the robust control of fractional order with a view to garanty dynamic performance robustness compared with parameter uncertainties of the system model, another stability condition formulation of the CRONE methodology for multivariable square systems is put forward. A set of theorems is also offered in order to extend the square MIMO system CRONE control to the most general case of multivariable systems having delays and oscillatory behaviours with zeros and poles that are not necessarily on the stability domain. Chapter 3 is devoted on one hand to the control of non square (number of entries differents from the output number), instable and non minimal phase MIMO systems and on the other hand on the simplification of different control methodologies detailed in this thesis. This simplification is based on the analysis of system coupling effects and under the assumptions that in some cases, elements of the system transfer matrix can be considered as uncertainties when optimizing the fractional nominal open loop. Beyond a set of academic cases out of the literature, the validation of these works is achieved through the control of the air intake of two internal combustion engines : a gasoline engine with a square CRONE MIMO control ; a diesel engine with a non square CRONE MIMO control. The aim specified by the industrial is to optimize the compromise between performances-pollution-consumption of these engines.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

Fractional active robust control

This article deals with the reduction of structural vibrations. Two approaches are possible to tackle this problem, either a passive method with dampers, or an active method with actuators that are controlled in order to decrease or even cancel the vibrations in the structure. The second method is used here. The objective is to control the damping of uncertain plants. The proposed methodology is based on iso-damping contours and CRONE control. The iso-damping contours are defined thanks to fractional order integration in the Nichols plane and are graduated by the value of the damping factor of the closed-loop response. The CRONE control is a robust control method that also uses fractional order integration. The methodology is here applied to a multivariable plant that is an aircraft wing model made with a beam and a tank whose different levels of fillings are considered as uncertainties

Extension de la commande CRONE multivariable aux systèmes non carrés : application à un système d'air de moteurs essence et diesel

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le cadre du développement de la commande robuste de l’équipe CRONE (Commande Robuste d’Ordre Non Entier). Ils portent plus précisement sur le développement d’une méthodologie de synthèse de la commande CRONE pour les systèmes multivariables avec une application au contrôle des moteurs à combustion interne. Après un chapitre d’introduction sur la commande robuste d’ordre non entier dans le but de garantir une robustesse des performances dynamiques par rapport aux variations des paramètres du modèle du système, une reformulation des conditions de stabilité de la méthodologie CRONE des systèmes multivariables (MIMO) carrées existante est proposée. Un ensemble de théorèmes est aussi proposé afin de pouvoir étendre la commande CRONE des systèmes MIMO carrés au cas plus général des systèmes multivariables ayant des retards purs et un comportement oscillatoire avec des pôles et des zéros qui ne sont pas nécessairement situés dans le domaine de stabilité. Le chapitre 3 de ce manuscrit est consacré d’une part à la commande des systèmes MIMO non-carrés (nombre d’entrées différent de celui des sorties), instables et à non-minimum de phase et d’autre part a la simplification des différentes méthodologies de commande proposées dans ce manuscrit. Cette simplification est basée sur une analyse des effets de couplage du système et sur l’hypotheses que dans certain cas des éléments de la matrice de transfert du système peuvent être considérés comme des incertitudes lors de l’optimisation de la boucle ouverte nominale non entiere. Outre un ensemble de cas académique pris dans la littérature, la validation de ces travaux est réalisée à travers la commande du système d'air de deux moteurs à combustion interne : un moteur à essence avec une loi de commande CRONE MIMO carrée ; un moteur diesel avec une loi de commande CRONE MIMO non carrée. Le but fixé par l'industriel à l'origine de ces applications est d’optimiser le compromis performances-pollution-consommation de ces moteurs tout en minimisant les efforts liés à la conception de ces nouvelles lois de commande.The works presented in this thesis are led within the framework of robust control developments of the CRONE team (Robust Control of fractional order). They are carried more precisely on the development of a synthesis methodology of the CRONE control for multivariable systems with an application of controlling internal combustion engine. After an introductive chapter on the robust control of fractional order with a view to garanty dynamic performance robustness compared with parameter uncertainties of the system model, another stability condition formulation of the CRONE methodology for multivariable square systems is put forward. A set of theorems is also offered in order to extend the square MIMO system CRONE control to the most general case of multivariable systems having delays and oscillatory behaviours with zeros and poles that are not necessarily on the stability domain. Chapter 3 is devoted on one hand to the control of non square (number of entries differents from the output number), instable and non minimal phase MIMO systems and on the other hand on the simplification of different control methodologies detailed in this thesis. This simplification is based on the analysis of system coupling effects and under the assumptions that in some cases, elements of the system transfer matrix can be considered as uncertainties when optimizing the fractional nominal open loop. Beyond a set of academic cases out of the literature, the validation of these works is achieved through the control of the air intake of two internal combustion engines : a gasoline engine with a square CRONE MIMO control ; a diesel engine with a non square CRONE MIMO control. The aim specified by the industrial is to optimize the compromise between performances-pollution-consumption of these engines

Extension de la commande CRONE multivariable aux systèmes non carrés : application à un système d'air de moteurs essence et diesel

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le cadre du développement de la commande robuste de l’équipe CRONE (Commande Robuste d’Ordre Non Entier). Ils portent plus précisement sur le développement d’une méthodologie de synthèse de la commande CRONE pour les systèmes multivariables avec une application au contrôle des moteurs à combustion interne. Après un chapitre d’introduction sur la commande robuste d’ordre non entier dans le but de garantir une robustesse des performances dynamiques par rapport aux variations des paramètres du modèle du système, une reformulation des conditions de stabilité de la méthodologie CRONE des systèmes multivariables (MIMO) carrées existante est proposée. Un ensemble de théorèmes est aussi proposé afin de pouvoir étendre la commande CRONE des systèmes MIMO carrés au cas plus général des systèmes multivariables ayant des retards purs et un comportement oscillatoire avec des pôles et des zéros qui ne sont pas nécessairement situés dans le domaine de stabilité. Le chapitre 3 de ce manuscrit est consacré d’une part à la commande des systèmes MIMO non-carrés (nombre d’entrées différent de celui des sorties), instables et à non-minimum de phase et d’autre part a la simplification des différentes méthodologies de commande proposées dans ce manuscrit. Cette simplification est basée sur une analyse des effets de couplage du système et sur l’hypotheses que dans certain cas des éléments de la matrice de transfert du système peuvent être considérés comme des incertitudes lors de l’optimisation de la boucle ouverte nominale non entiere. Outre un ensemble de cas académique pris dans la littérature, la validation de ces travaux est réalisée à travers la commande du système d'air de deux moteurs à combustion interne : un moteur à essence avec une loi de commande CRONE MIMO carrée ; un moteur diesel avec une loi de commande CRONE MIMO non carrée. Le but fixé par l'industriel à l'origine de ces applications est d’optimiser le compromis performances-pollution-consommation de ces moteurs tout en minimisant les efforts liés à la conception de ces nouvelles lois de commande.The works presented in this thesis are led within the framework of robust control developments of the CRONE team (Robust Control of fractional order). They are carried more precisely on the development of a synthesis methodology of the CRONE control for multivariable systems with an application of controlling internal combustion engine. After an introductive chapter on the robust control of fractional order with a view to garanty dynamic performance robustness compared with parameter uncertainties of the system model, another stability condition formulation of the CRONE methodology for multivariable square systems is put forward. A set of theorems is also offered in order to extend the square MIMO system CRONE control to the most general case of multivariable systems having delays and oscillatory behaviours with zeros and poles that are not necessarily on the stability domain. Chapter 3 is devoted on one hand to the control of non square (number of entries differents from the output number), instable and non minimal phase MIMO systems and on the other hand on the simplification of different control methodologies detailed in this thesis. This simplification is based on the analysis of system coupling effects and under the assumptions that in some cases, elements of the system transfer matrix can be considered as uncertainties when optimizing the fractional nominal open loop. Beyond a set of academic cases out of the literature, the validation of these works is achieved through the control of the air intake of two internal combustion engines : a gasoline engine with a square CRONE MIMO control ; a diesel engine with a non square CRONE MIMO control. The aim specified by the industrial is to optimize the compromise between performances-pollution-consumption of these engines

Toward a CRONE toolbox for the design of full MIMO controllers

International audienc

Prédiction de trajet et de vitesse pour la gestion d'énergie et des polluants des véhicules hybrides électrique

International audienc

Étude et modélisation de l’évolution des paramètres moteur en fonction de la variation du pourcentage biologique dans les carburants

International audienc

Towards a Friendly Energy Management Strategy for Hybrid Electric Vehicles with Respect to Pollution, Battery and Drivability

The paper proposes a generic methodology to incorporate constraints (pollutant emission, battery health, drivability) into on-line energy management strategies (EMSs) for hybrid electric vehicles (HEVs) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs). The integration of each constraint into the EMS, made with the Pontryagin maximum principle, shows a tradeoff between the fuel consumption and the constraint introduced. As state dynamics come into play (catalyst temperature, battery cell temperature, etc.), the optimization problem becomes more complex. Simulation results are presented to highlight the contribution of this generic strategy, including constraints compared to the standard approach. These results show that it is possible to find an energy management strategy that takes into account an increasing number of constraints (drivability, pollution, aging, environment, etc.). However, taking these constraints into account increases fuel consumption (the existence of a trade-off curve). This trade-off can be sometimes difficult to find, and the tools developed in this paper should help to find an acceptable solution quickl