Stability and performance analysis of classical decentralized control of irrigation canals

Irrigation canals have a series structure which is generally used to design multivariable controllers based on the aggregation of decentralized monovariable controllers. SISO controllers are designed for each canal pool, assuming that the interactions will not destabilize the overall system. It is shown that, when the canal pools are controlled using the discharge at one boundary, the multivariable decentralized control structure is stable if and only if the SISO controllers are stable. The performance of the multivariable system is also investigated, and it is shown that the interactions decrease the overall performance of the controlled system. This loss of performance can be reduced by using a feedforward controller. Experimental results show the effectiveness of the method

Mise en oeuvre d'une commande robuste pour les canaux d'irrigation

This thesis deals with the robust control of irrigation canals. Irrigation canals are used to convey water from its source towards its users. First of all, the modelling of the real system is considered. Then, the implementation of the control law is studied. A linear model based on the Saint Venant equations is obtained for control purposes. Two real systems are modelled and analysed in the frequency domain: the Evora canal (Portugal) and the Gignac canal (France). Then, a methodology for robust control is elaborated. Stability, performance and robustness analysis is done using theory and classical control tools. Decentralised PI controllers are designed for a one-pool system. The performance and the robustness of these controllers are tested in real conditions and through simulations. The results validate the generic methodology for modelling and control. This methodology is then extended for a multi-pool system. The multi-pool system "inherits" stability and robustness properties of the sub-systems. However, it is shown that the interactions between sub-systems decrease the overall performance of the controlled system. This loss of performance can be reduced by a feedforward controller.Dans cette thèse on s'intéresse à l'application de la commande automatique robuste aux canaux d'irrigation. Les canaux d'irrigation sont des systèmes hydrauliques à surface libre qui servent à conduire l'eau de sa source vers ses usagers. La mise en oeuvre de la commande automatique est effectuée en deux étapes. D'abord, on s'intéresse à la modélisation du système réel, puis on étudie la synthèse de la loi de commande. Un modèle linéaire à la base des équations de Saint Venant est conçu pour la commande. Les modèles de deux systèmes réels, le canal d'Evora (Portugal) et le canal de Gignac (France) sont obtenus et analysés dans le domaine fréquentiel. La deuxième étape de l'application de la commande automatique consiste dans l'élaboration d'une méthodologie de contrôle robuste. L'analyse de la stabilité, de la performance et des marges de robustesse de la boucle fermée est effectuée à l'aide des outils de l'automatique classique. Des contrôleurs de type PI décentralisés sont synthétisés pour un système mono-bief. Leurs performance et robustesse sont testées de façon expérimentale et en simulation. Les résultats obtenus confirment la pertinence de la méthodologie générique de modélisation et de contrôle. Cette méthodologie est étendue ensuite dans le cas d'un système multi-biefs. Le système multi-biefs « hérite » les propriétés de stabilité et de robustesse des systèmes mono-bief. Par contre, la performance globale du système est dégradée à cause des interactions entre sous-systèmes mono-bief. Afin de remédier à ce problème, on propose la synthèse d'une commande anticipée

Mise en oeuvre d'une commande robuste pour les canaux d'irrigation

Les canaux d irrigation sont des systèmes hydrauliques à surface libre qui servent à conduire l eau de sa source vers ses usagers. Dans cette thèse on s intéresse à l application de la commande automatique robuste aux canaux d irrigation. La mise en œuvre de la commande automatique a été effectuée en deux étapes. D abord, on s est intéressé à la modélisation du système réel, puis on a étudié la synthèse de la loi de commande. Un modèle linéaire à la base des équations de Saint Venant a été conçu pour la commande. Les modèles de deux systèmes réels, le canal d Evora (Portugal) et le canal de Gignac (France) ont été obtenus et analysés dans le domaine fréquentiel. La deuxième étape de l application de la commande automatique a consisté dans l élaboration d une méthodologie de contrôle robuste. L analyse de la stabilité, de la performance et des marges de robustesse de la boucle fermée a été effectuée de façon théorique à l aide des outils de l automatique classique. Des contrôleurs de type PI décentralisés ont été synthétisés pour un système mono-bief. Leurs performance et robustesse ont été testées de façon expérimentale et en simulation. Les résultats obtenus ont confirmé la pertinence de la méthodologie générique de modélisation et de contrôle. Cette méthodologie a été étendue ensuite dans le cas d un système multi-bief. Le système multi-bief hérite les propriétés de stabilité et de robustesse des systèmes mono-biefs. Par contre, la performance globale du système est dégradée à cause des interactions entre sous-systèmes mono-bief. Afin de remédier à ce problème on a proposé la synthèse d une commande anticipée.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Analyse de la stabilité et de la performance des méthodes classiques de contrôle décentralisé des canaux d'irrigation

Irrigation canals have a series structure which is generally used to design multivariable controllers based on the aggregation of decentralized monovariable controllers. SISO controllers are designed for each canal pool, assuming that the interactions will not destabilize the overall system. It is shown that, when the canal pools are controlled using the discharge at one boundary, the multivariable decentralized control structure is stable if and only if the SISO controllers are stable. The performance of the multivariable system is also investigated, and it is shown that the interactions decrease the overall performance of the controlled system. This loss of performance can be reduced by using a feedforward controller. Experimental results show the effectiveness of the method