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Notre projet se situe dans ce contexte, elle est dediee a la technique de commande multimodele globale basee sur les commandes par retour d'etat reconstruit par des observateurs. Notre demarche consiste a realiser une passerelle entre les techniques de commande des systemes continus et des systemes a evenements discrets. L'etude est orientee dans premier temps aux methodes de representation et modelisation en aspect continu, passant par la suite sur les deferents outils de conception d'une commande. L'algorithme de commande presente repose sur une description par l'automate hybride. Le cas evenementiel est ensuite traite en espace d'etat. Le principe s'appuie sur la combinaison des commandes par retour d'etat reconstruit par des observateurs pour les modeles hybrides, obtenant a la fin une commande globale capable de gerer l'aspect continu et evenementiel en meme temps, et satisfaire le cahier de charge selon les parametres desires.
Présente les différents outils du contrôle des systèmes dynamiques dans plusieurs domaines : mécaniques, électroniques, chimiques et biologiques. Cette approche favorise l'utilisation de concepts similaires pour décrire les bases du contrôle et des systèmes automatisés, développer des systèmes de commandes séquentielles ou des systèmes de commande continue. -- [Memento].
Un système dynamique est dit hybride (sdh) lorsque des variables discrètes et continues interagissent. Le développement de méthodes spécifiques de représentation, d'analyse et de commande s'impose pour prendre en compte la complexité de ces systèmes. Une classification des sdh est proposée en fonction des types de phénomènes hybrides considérés : commutations de modèle contrôlées ou autonomes, sauts du vecteur d'état contrôles ou autonomes. Des problèmes de commande sont ensuite poses et analyses pour chaque classe présentée. La recherche d'une commande optimale est posée comme un problème de minimisation d'un critère d'écart entre une trajectoire calculée et une trajectoire désirée. Une méthode de descente est appliquée dans chaque cas ; elle fait appel à l'expression du gradient du critère. Ce dernier est calculé à partir de la solution d'un système adjoint. On montre comment calculer ce système adjoint en adaptant aux cas considérés les principes généraux du calcul des variations. C'est ainsi qu'apparaissent des discontinuités sur l'état adjoint, dont on donne les expressions explicites. Ces discontinuités se retrouvent sur la commande calculée. La minimisation du critère est réalisée d'abord sans contraintes puis avec des contraintes de type borne sur la commande et sur sa dérivée, en mettant en œuvre la méthode d'uzawa. Le problème de commande par retour d'état est abordé pour les classes de sdh a commutations de modèle contrôlées et autonomes. Ceci conduit à la résolution d'équations de riccati. Chaque cas étudié est illustre par une mise en œuvre numérique qui permet de juger de l'efficacité de la méthode proposée, en termes de précision et de temps de calcul, et de conclure à la possibilité de commander des sdh par ces méthodes.
Nous présentons dans cette thèse une méthodologie pour la modélisation et la simulation de ces systèmes dynamiques hybrides. Le principal objectif de cette modélisation est la simulation du système complet, i.e. de l'environnement avec son système de commande, de façon à répondre aux besoins du monde industriel comme par exemple la validation des lois de commandes.Notre principale contribution est l'extension du formalisme Scicos dans l'objectif d'avoir un formalisme mathèmatique bien défini qui permettera la modélisation et la simulation d'une large classe des systèmes dynamiques hybrides. Nous avons ensuite implémenté ce formalisme dans une sémantique de compilation bien claire, où nous avons développé les différents aspects et règles de la compilation afin d'obtenir un compilateur Scicos robuste et mieux adapté aux applications temps-réel. Ce nouveau compilateur génère un modèle récursif où toutes les activations sont synchrones. Il est cependant indispensable d'adapter le simulateur d'une manière récursive. La mise en oeuvre de la simulation est détaillée par l'analyse et l'adaptation des différentes fonctions astreintes à son exécution et à la gestion dans son évolution.Enfin, nous nous sommes intéressés à la génération automatique de code où nous avons proposé une nouvelle contribution qui offre la possibilité d'obtenir le code caractérisant l'algorithme de description du fonctionnement de n'importe quelle partie (discrète, continue et hybride) d'un schéma-bloc. En général ce code est utilisé soit pour l'accélération de la simulation Scicos (en remplaçant un super-bloc entier par un bloc standard) soit dans les applications temps réel embarquées.
SCICOS EST UNE BOITE A OUTILS DU LOGICIEL LIBRE DE CALCUL SCIENTIFIQUE SCILAB, DEDIEE A LA MODELISATION ET LA SIMULATION DE SYSTEMES DYNAMIQUES. CES SYSTEMES, REPRESENTES SOUS FORME DE SCHEMA-BLOCS, PEUVENT ETRE POTENTIELLEMENT CONSTITUES D'ELEMENTS DE NATURES DIFFERENTES : CONTINU, DISCRET, EVENEMENTIEL. DE TELS SYSTEMES SONT APPELES : LES SYSTEMES DYNAMIQUES HYBRIDES. L'EXEMPLE LE PLUS CLASSIQUE DE CES SYSTEMES EST UN MODELE D'ENVIRONNEMENT CONTINU, COMMANDE PAR UN CONTROLEUR DISCRET. NOUS COMMENCONS ICI PAR LA PRESENTATION D'UN FORMALISME COMPLET DE MODELISATION DES SYSTEMES DYNAMIQUES HYBRIDES, A TRAVERS UNE ETUDE EXHAUSTIVE DU FONCTIONNEMENT INTERNE DE SCICOS. ENSUITE, NOUS PRESENTONS TROIS NOUVELLES CONTRIBUTIONS : 1. LA GENERATION AUTOMATIQUE DE CODE QUI CONSISTE A GENERER L'ALGORITHME SPECIFIQUE A UNE PARTIE D'UN SYSTEME DYNAMIQUE, INDEPENDEMMENT DU FONCTIONNEMENT DE L'ENSEMBLE. L'ALGORITHME AINSI OBTENU EST GENERE SOUS LA FORME D'UN CODE C, UTILISABLE AUSSI BIEN : _ POUR AMELIORER LES PERFORMANCES DE LA SIMULATION, EN REMPLACANT UN SOUS-ENSEMBLE DE BLOCS, PAR UN SEUL BLOC. _ QUE POUR UNE IMPLANTATION SUR UNE ARCHITECTURE MATERIELLE. 2. L'OUTIL CHECK, QUI PERMET LA DETECTION D'EVENTUELLES SITUATIONS D'INDETERMINISME DANS LES SCHEMA-BLOCS SCICOS. 3. L'INTERFACE SCICOS-SYNDEX QUI PERMET DE TRANSFERER LA DESCRIPTION D'UN SYSTEME DYNAMIQUE DE SCICOS VERS SYNDEX.
Le travail présenté dans cette thèse se situe dans le contexte de la supervision et de la reconfiguration de la commande des systèmes dynamiques. Dans la première partie, nous rappelons l'essentiel des travaux qui ont été effectués dans le domaine de la détection et de la localisation de fautes et nous décrivons particulièrement les méthodes basées sur des observateurs. Les différentes techniques d'accommodation sont également considérées. Ensuite, les aspects de modélisation, d'analyse de la stabilité des systèmes dynamiques hybrides sont abordés. La deuxième partie constitue notre contribution. Nous partons de l'hypothèse que le processus peut évoluer entre les éléments d'un ensemble fini de modes nominaux et de défaillance. Un régulateur est synthétisé pour chaque mode de fonctionnement afin d'assurer des performances désirées. La reconfiguration de la commande est effectuée par la commutation entre les différents régulateurs selon le mode de fonctionnement détecté. Nous introduisons une modélisation hybride de cette stratégie qui prend en compte l'interaction entre le processus, la fonction de détection et de localisation, la fonction d'accommodation et le régulateur. Cette modélisation permet la spécification de la stratégie de reconfiguration et l'analyse de la stabilité du système commuté. Les problèmes de stabilité et d'anti-emballement liés à la commutation des régulateurs sont discutés. Ensuite, les différentes étapes de mise en œuvre de cette stratégie sont présentées. Nous proposons une extension de cette stratégie à une classe de systèmes non linéaires. Dans la troisième partie, ces stratégies de reconfiguration sont appliquées sur deux applications en temps réel, à savoir, un processus thermique et un système trois cuves.