Application of artificial intelligence techniques for the control of travelling-wave ultrasonic motor drive systems

Abstract

Le principal objectif de cette thèse consiste en la commande en vitesse de moteurs piézoélectriques ultrasoniques à onde progressive en étant robuste aux fortes non-linéarités présentes dans ce type de moteur et aux effets de la température sur le fonctionnement. En outre, dans le but de mettre en œuvre un système de commande ne nécessitant pas la mesure de la position et/ou de la vitesse mécanique, un estimateur de celle-ci basé uniquement sur la mesure de grandeurs électriques a été développé.Ainsi, cette thèse est constituée de 2 parties principales. Dans un premier temps, un modèle analytique simplifié, qui représente le moteur ultrasonique à onde progressive a été développé et évalué, numériquement et expérimentalement. Grâce à ce modèle, plusieurs stratégies de contrôle peuvent être étudiées, qu'elles soient conventionnelles (e.g. de type PID) ou basées sur des techniques issues de l'intelligence artificielle (i.e. logique floue ou réseaux de neurones). Ainsi, la deuxième partie de cette thèse est consacrée, d'une part, à une étude comparative d'un contrôleur logique flou du type PID et d'un " self tuning controller STC " pour les systèmes de commande des moteurs piézoélectriques. La fréquence d'alimentation qui est une fonction non linéaire de la vitesse du moteur est utilisée comme variable de contrôle. Et d'autre part, au développement d'un estimateur de vitesse mécanique basé sur des réseaux de neurones permettant au système de s'affranchir de tout capteur mécanique.This thesis consists of two main parts: Firstly, a simplified analytical model, which represents the travelling wave ultrasonic motor, has been derived and evaluated, numerically and experimentally. With this model many control strategies can be investigated including conventional and fuzzy model-based control approaches. That is why, the second part of this thesis is designed to consider a comparative study of a rule-based fuzzy PID controller and a self-tuning controller STC for the ultrasonic piezoelectric motor drive system. The driving frequency which has an inversely non-linear relationship with the motor speed is used as a control variable. Different numerical and practical control solutions have been proposed and studied.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF