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Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSIT

Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE FERHAT ABBAS - SETIF- UFAS (ALGERIE) Département d’Electrotechnique Faculté des Sciences de l'Ingénieur Memoire De Fin D'Etude Pour l’obtention du Diplôme INGENIEUR D'ETAT En Electrotechnique Option : Commande Electrique Réaliser par : Encadre par :  Mr. HASSANE MELLAH  Dr. KAMEL EDDINE HEMSAS Promotion 2006 Thème Dédicaces Je dédie ce travaille à mes parents À tous les membres de ma famille À mes oncles, mes tantes À ma grande mère a mes amis (en particulier faicel) À tous mes amis À tous ma promotion Et à tous les misulmants Dédicaces Remerciements Ce mémoire est le fruit de toute une année de travail. D’abore Je remercie à tous le temps mon dieu, je profite cette occasion pour témoigner ma grande reconnaissance à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce projet. Je remercie vivement Monsieur Dr K. Hemsas, docteur à l'université de Sétif, pour l'honneur qu'il me fait en encadrement, et son entière disponibilité durant toutes les étapes de mon projet. A Messieurs : président et membres de jury, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance pour l'honneur qu'ils me font en acceptant d'être examinateurs de mon travail. Mes vifs remerciements s'adressent également à tous les membres de ma famille qui m'ont aidé de plusieurs manières et pour leur soutien précieux plus que je ne peux le dire durant les longues années de ma formation, ce qui leur fait valoir ma grande reconnaissance et récognition. Pour terminer, je tiens à remercier tous mes collègues et amis qui m'ont aidé et qui m'ont apporté leur soutien moral. Je suis particulièrement reconnaissant à Mes amis aissa, faicele, zine edine, halime, samire, et eliace. Introduction générale ………………………………………….…………………………... Chapitre I Modélisation classique de la machine asynchrone Introduction....................................................................................................................................... 1 Modélisation de la machine Asynchrone ...................................................................................... 1 I.1.1-Utilité des modèles ................................................................................................................. 1 A- Connaissance scientifique................................................................................................ 1 B- Commande de processus .................................................................................................. 2 C- Diagnostic .......................................................................................................................... 2 I.1.2- Hypothèses simplificatrices ............................................................................................... 2 I.2- Représentation et mise en équations de la machine ............................................................. 2 I.2-1 Equations générales de la machine..................................................................................... 3 I-2-2 Equations des tensions......................................................................................................... 4 I.2-3 Equations du couplage électromagnétique ........................................................................ 4 I.2-4 Expressions du couple électromagnétique ........................................................................ 5 I.3- Transformation de Park.......................................................................................................... 6 I.3-1 Application de la transformée de Park à la machine asynchrone................................ 8 I.3-2 Mise sous forme d’équations différentielles ................................................................ 11 I.4 Modèle d’état continu .............................................................................................................. 12 I.4.1-modèle flux courant........................................................................................................... 12 I.4-2 modèle courant.................................................................................................................. 14 I.5- La séparation des modes électriques et mécaniques........................................................... 16 I.6- conclusion ................................................................................................................................ 17 Chapitre II Modélisation thermique de la machine asynchrone II.1Introduction............................................................................................................................... 18 II-2Modèle thermique transitoire de la machine asynchrone ................................................... 19 II.2-1 Introduction....................................................................................................................... 19 II.2-2 Hypothèses de travail ...................................................................................................... 19 II.2-3 Équations générales ........................................................................................................ 19 2.3-1 Équation des courants .............................................................................................. 19 2.3-2 Équation du couple et de la vitesse ......................................................................... 20 2.3-3 Équations du comportement thermiques ............................................................... 21 2.3-4 hypothèse et équations de dissipation thermique ................................................. 21 2.3-5 Équations de la température.................................................................................... 22 II.3 modèle d'état ........................................................................................................................... 22 II-4 Résultat de la simulation........................................................................................................ 23 II.4-1 Tension d'alimentation du Park ..................................................................................... 24 II.4-2 les courants ...................................................................................................................... 24 II.4-3 Vitesse de rotation, le couple et le glissement ............................................................ 25 II.4-4 Températures ................................................................................................................... 29 II-5- Conclusion ............................................................................................................................. 31 Chapitre III Application du filtre de Kalman étendue sur la machine asynchrone III-1. Introduction........................................................................................................................... 32 III.2. Observateur de Luenberger ................................................................................................. 33 III.3. Problème de filtrage ............................................................................................................. 34 III.4. Filtre de Kalman Linéaire ................................................................................................... 34 III.4.1. Principe du Filtre de Kalman ...................................................................................... 35 III.4.2. Algorithme du filtre de Kalman .................................................................................. 36 III.4.3. Pour quoi le filtre linéaire ? ......................................................................................... 36 III.4.4. Formulation du problème ............................................................................................ 36 III.4.5. Principe d’orthogonalité............................................................................................... 39 III.4.6. Equations du filtre......................................................................................................... 39 III.4.7. Phase de prédiction ....................................................................................................... 39 III.4.8. Phase de correction ....................................................................................................... 40 III.4.9. Algorithme de l’estimateur en temps discret............................................................. 42 III.4.10. L’opération du filtre de Kalman .............................................................................. 42 III.5. Filtre de Kalman Etendu...................................................................................................... 43 III.5.1. Etape de prédiction ........................................................................................................ 45 III.5.2. Etape de correction ........................................................................................................ 45 III.5.3. Estimation des paramètres ............................................................................................ 46 III.5.4. Algorithme d’estimation du FKE ................................................................................ 48 III.6. Application du FKE à l’estimation la vitesse et les températures................................. 49 III.6.1. Introduction .................................................................................................................... 49 III.6.2. Objectifs de cette application ....................................................................................... 49 III.6.3. Quelles grandeurs doit-on estimer ? ........................................................................... 50 III.6.4. Implantation pratique du Filtre de Kalman Etendu ................................................... 50 III.6.4.1. Discrétisation ........................................................................................................... 51 III.6.4.2 Le modèle d'état discret linéaire ............................................................................. 51 III.6.4.3. Les matrices de covariance .................................................................................... 52 III.6.4.4. Valeurs initiales des matrices de covariance ....................................................... 53 III.6.4.5. Etape de prédiction.................................................................................................. 54 III.6.4.6. Etape de correction.................................................................................................. 54 III.6.4.7. Traçage des graphes .................................................................................................... 54 III.6.4.8. Organigramme d’estimation des grandeurs internes de la machine asynchrone Par le Filtre de Kalman Etendu.................................................................................. 54 III.6.4.9. Mise en œuvre de l’algorithme d’estimation ........................................................... 56 III.6.5 Les résultats de simulation : .............................................................................................. 56 A- courants ................................................................................................................................ 57 b- vitesse estimée par le FKE ................................................................................................. 60 c-Les températures.................................................................................................................... 60 III.6.6 Discutions .......................................................................................................................... 62 III.7. Conclusion................................................................................................................................. 64 Conclusion et Perspective ................................................................................................................ 65 Bibliographie ..................................................................................................................................... 66 Annexe -01- ...................................................................................................................................... 68 Annexe -02- ........................................................................................................................................ 69 _________________________________________-64 -______________________________________ Bibliographie [A.IVA] A.ivanove-smolenski, machines électriques .Tome 1.edition mir Moscou 1980, traduction française V.koliméev édition mir 1983. [BAGHLI-99] Lotfi BAGHLI, Thèse de Doctorat d'Etat, Université Henri Poincaré Nancy I, en Génie Electrique. „Contribution à la commande de la machine asynchrone, utilisation de la logique floue, des réseaux de neurones et des algorithmes génétiques‟. 1999. [BEL-94] A, Belabed, T. Tinemed „Application Du Filtre De Kalman Etendu Pour Estimer Les Etats D‟un Moteur A Induction‟, PFE –Institut D‟électronique Université De Annaba 1994. [BOR-98] P. Borne, G. Dauphim, P. Rechard, F. Rotelia, „Commande Et Optimisation Des Processus‟, Edition- Technip, France 1998. [BOZ-83] Claude A.Bozzo, „Le Filtrage Optimale Et Ses Applications Aux Problèmes De Poursuite‟, Tome 2. France 1983. [Brah-Khen-2002] Brahimi N, Khenfer R, „Application du FKE à la Machine Asynchrone‟, PFE, Proposé et dirigé par K.E.Hemsas, Département de l‟Electrotechnique, UFAS 2002. [BRUNET-2001] Patrick BRUNET. „Introduction à la commande vectorielle des machines asynchrones‟. Document Téléchargé le 04 Mai 2001, patbrune@wanadoo.fr [C 3] Le filtre de Kalman Module 5AS2-10 troisième année ENSICA Yves Briere ENSICA [CHAT-83] J- Chatlain, „machines électriques‟, tome1, Edition Dunod 1983. [CAR-98] J-P Caron, J-P Hautier, „Modélisation Et Commande De La Machine Asynchrone‟, Edition Technip, France 1998. [C.Krause-86] Paul C.Krause, Professor of Electrical Engineering, School of Electrical Engineering. Purdue University. „ANALYSIS OF ELECTRIC MACHINERY‟. McGraw-Hill Book Company 1986. [D 3 485 16] Michel POLOUJADOFF.' Machines asynchrones Régimes quelconques ' [FAID-95] Amer Faidillah, „Contribution A L‟identification Et A La Commande Vectorielle Des Machines Asynchrone‟, Thèse De Doctorat. L‟institut National Polytechnique De Lorraine, France 1995. [Gev/Van-2000] M. Gevers et L. Vandendorpe. Université catholique de Louvain Faculté des Sciences Appliquées. „INMA 2731 : Processus stochastiques, estimation et prédiction‟. [GUY-97] Guy Cgreuet, Guy Clerc, „Actionneurs électriques, principes, méthodes, commandes‟. Edition Eyrolles 1996. [Gh 00] GHERBI.Y et BRAHIM SALEM.A,'caractérisation des résultats de simulation du model de la machine a induction alimentée par onduleur et du model de superposition, thèse d'ingéniorat département d'électrotechnique setif 2000 [Haykin-2001] Simon Haykin Copyright 2001 John Wiley & Sons. „KALMAN FILTERING AND NEURAL NETWORKS‟, Inc. ISBNs: 0-471-36998-5 (Hardback) ; 0-471-22154-6 (Electronic). _________________________________________-65 -______________________________________ Bibliographie [J.AL 97] J. K. AI -Tay i e and P. P. Acarnley ''Estimation of speed, stator temperature and rotor temperature in cage induction motor drive using the extended Kalman filter algorithm''. 301 IEE Proc -Electr Power A p p l ~ Vol 144, No 5, Septembre I997 [jp3v4p1723] R. Glises, G. Hostache et J. M. Kauffmann Institut de génie dnerg6tique, 2 av. J. Moulin, 90000 Belfort, France (Reçu le 17 mars J994, révisé et accepté le 3 joins 1994) ' Simulation du comportement thermique en régime permanent d'un moteur asynchrone a refroidissement extérieur. Etude par éléments finis' [jp30504] J.P. Bellomo , Th. Lebey , Fr. Peltier et J.M. Oraison ( Reçu le 9 septembre 1996, révisé le 5 décembre 1996, accepté le 28 janvier 1997).' Conséquences des nouvelles formes de commande sur les Matériaux de l'isolation statorique ' Les _Editions de Physique 1997 [K.Ben-2003] K.Benmahammed. Professeur à l'Université de Sétif. Notes de cours du Contrôle Adaptatif, et Contrôle Optimal pour les post-gradués (Spécialité Electronique – Option Contrôle) pour l‟année théorique 2002-2003. [Moreau-99] Sandrine MOREAU. „Contribution A La Modélisation Et A L‟estimation Paramétriques Des Machines Electriques A Courant Alternatif : Application Au Diagnostic‟. Thèse de DOCTORAT de l‟université de Poitiers. Novembre 1999. [NAJ-98] Mohamed Najim 'Filtrage Optimale Informatique Industrielle S1, Technique de l‟ingénieur 1998 [R7-140-1] Jacques RICHALET Modélisation et identification des processus (Techniques de l‟Ingénieur, traité Informatique industrielle). [OUH-2002] Mohand.A Ouhrouche, „Estimation of speed, rotor flux and rotor résistance in cage induction motor using the EKF algorithm‟, paper number 203-3028 “Revised”. International Journal of Power and Energy System 2002. [VZ 05 ] Vincent Zalzal . Filtre de Kalman par Vincent Zalzal vincent.zalzal@polymtl.ca Hiver 2005 [web1] http://www.perso.wanadoo.fr/moulesj/mesure/kalman.htm [web2] http://www.essi.fr/~leroux/LE_FILTRE_DE_KALMAN.htm [web3] http://neural.cs.nthu.edu.tw/jang/book __________________________________________-66 - _____________________________________ annexe Annexe -01- Les paramètres de LA MAS %==================== Paramètres électromécanique ================= R10=2.42 ; R20=2.05 ; L1=0.237 ; L2=0.237 ; Lm=0.23 ; sigi=1/ (L2 × L1-Lm^2) ; pn=4 ; j= 0.13 ; ji=1/j ; TL=20 ; b=0.075 ; %======================= Parammeistres thermiques ===================== alpha1=0.00393 ; alpha2=0.00377 ; k10=3.556 ; k20=1.147 ; k30=1.236 ; uploads/Industriel/ mellah-hacene-memoire-d-x27-ingeniorat.pdf