Ecole Doctorale
Mathématiques et Informatique de Marseille
Spécialité
Automatique
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Détection/estimation de défauts,Commande tolérante aux défauts,Systèmes à multimodèles,Systèmes à commutation,Multi-source d'énergie,Commande à base dobservateur
Keywords
Fault detection/estimation,Fault-tolerant control,Multi-model systems,Switched systems,Multi-source energy,Observer-based control
Titre de thèse
Commande tolérante aux défauts des systèmes à multimodèles : application à des systèmes à multi-source dénergie
Fault tolerant control of multi-model systems: application to multi-source energy systems
Date
Lundi 31 Janvier 2022 à 14:00
Adresse
Aix Marseille Université Campus de Saint Jérôme Bat. Polytech
52 Av. Escadrille Normandie Niemen
13397 Marseille Cedex 20 Amphithéâtre Gérard Jaumes
Jury
Directeur de these |
M. Mustapha OULADSINE |
Aix-Marseille Université |
CoDirecteur de these |
M. Rachid OUTBIB |
Aix-Marseille Université |
CoDirecteur de these |
M. Fouad MESQUINE |
Université Cadi Ayyad |
Rapporteur |
M. Driss MEHDI |
Université de Poitiers |
Rapporteur |
Mme Samira EL YACOUBI |
Université de Perpignan |
Examinateur |
M. Ahmed EL HAJJAJI |
Université de Picardie Jules Verne |
Examinateur |
M. Hicham JAMOULI |
Université IBN ZOHR |
Résumé de la thèse
Cette thèse traite des problématiques de détection/estimation des défauts et de commande tolérante aux défauts par conception intégrée. L'objectif est de concevoir des stratégies de contrôle capables de maintenir une performance robuste et acceptable même en présence de défauts. Les systèmes considérés sont de nature dynamique et sont à multimodèles. Ces systèmes englobent une vaste gamme de procédés industriels modernes, qui présentent diverses configurations ou modes de fonctionnement pour remplir des missions spécifiques, tels que les systèmes de contrôle des avions et du trafic aérien, les convertisseurs, les systèmes automobiles, les systèmes de mélange de fluides, les systèmes énergétiques intelligents et diverses autres applications dans différents domaines.
Les approches proposées, dans le cadre de la thèse, consistent à formaliser la conception intégrée des unités de détection/estimation et de contrôle tolérant aux défauts sous la forme d'inégalités matricielles linéaires afin de surmonter la difficulté posée par le couplage observateur/contrôleur. Ces approches offrent la possibilité de considérer les différentes interactions entre le système, lunité de détection/estimation et lunité de contrôle. Cela permet dassurer une analyse de stabilité globale du système en boucle fermée, et des performances robustes en termes de détection/estimation, de contrôle et de compensation des défauts.
La thèse est composée principalement de trois parties. Dans la première partie, les résultats sur le contrôle, en présence de défauts capteurs ou actionneurs, sont établis pour les systèmes linéaires à commutation. Dans la deuxième partie, des extensions aux systèmes non-linéaires à commutation avec des défauts de capteurs et d'actionneurs sont proposées. Finalement, la troisième partie est constituée d'une étude complète d'un système à base d'énergies renouvelables. Il s'agit d'un système de nature multi-sources et multi-charges conçu pour répondre à plusieurs demandes et est assujetti à l'intermittence des énergies renouvelables.
Thesis resume
This thesis deals with the fault detection/estimation and fault-tolerant control challenges through integrated design. The aim is to design control strategies able to maintain robust and acceptable performance even in the presence of faults. The considered systems are dynamic in nature and are multi-model. These systems encompass a wide range of modern industrial applications, which present diverse configurations or operating modes to fulfill specific functions, such as aircraft and air traffic control systems, converters, automotive systems, fluid mixing systems, intelligent energy systems, and various other applications in different fields.
The approaches proposed in this thesis consist in formalizing the integrated design of the detection/estimation and fault-tolerant control units in the form of linear matrix inequalities to overcome the difficulty posed by the observer/controller coupling. These approaches provide the ability to consider the different interactions between the system, the detection/estimation unit, and the control unit. Therefore, ensuring a global stability analysis of the closed-loop system and robust performances in terms of detection/estimation, control, and fault compensation.
The thesis is mainly composed of three parts. In the first part, results on the control in the presence of sensor or actuator faults are established for switched linear systems. In the second part, extensions to switched nonlinear systems with sensor and actuator faults are proposed. Finally, the third part consists of a complete study of a renewable energy system. It is a multi-source/multi-load system designed to meet multiple demands and is subject to the intermittency of renewable energies.