Energetique Macroscopique Representation of subway VAL 206 and deduced inversion based control. Représentation énergétique macroscopique du métro VAL 206 et structures de commande déduites par inversion

Archive ouverte : Thèse

Verhille, Jean-Noël

Edité par HAL CCSD

Subway VAL 206 including several machines and/or converters belongs to the Multimachines Multiconverters Systems family (MMS). These systems are defined by several devices with common physical parts between energy conversion elements. The difficulty is to solve coupling problem (electrical, mechanical, magnetic) before elaborating any command. In this memory, the modelling of VAL 206 is made using Energetic Macroscopic Representation (EMR) based on energy exchange between physical elements. This modelling enables a simulation model for the global traction system that has been validated by experimental results on an actual vehicle. The systematic inversion approach of EMR produces a revealing electrical, mechanical dimension as well as process coupling. Various simplifications are suggested and we have proved that actual VAL 206 control is a particular coupling solution so called master-slave. Among simplified controls, two practical control schemes have been especially studied. They give interesting dynamic achievements when a loss of adhesion occurs. The reverse of contact law raises a problem of non-linearity and non-stationary. A Behavior Model Control has been used to solve this problem. This type of control has firstly extended to multimachines systems. Its use allows to maintain vehicle dynamic performances when slipping occurs. The various control laws described in this report have been tested on experimental testing bench with reduced power. . Le VAL 206 comportant plusieurs machines et/ou plusieurs convertisseurs appartient de fait à la famille des Systèmes Multimachines Multiconvertisseurs (SMM). Ces systèmes se caractérisent par la mise en commun de plusieurs ressources physiques entre les éléments de conversion d'énergie. Il en résulte des couplages (électrique, mécanique ou magnétique) dont la gestion présente des problèmes du point de vue de la commande. La modélisation du VAL 206 présenté dans ce mémoire est réalisée au travers de la Représentation Energétique Macroscopique (REM) basée sur les échanges énergétiques entre les différents éléments. Cette modélisation a permis d'obtenir un modèle de simulation du système de traction global, une comparaison avec des résultats sur système réel ont validé ce modèle. La démarche systématique d'inversion de la REM a permis d'obtenir une Structure Maximale de Commande (SMC) mettant en évidence les grandeurs électriques mécaniques ainsi que les couplages du processus. Diverses simplifications en sont déduites et il a été démontré que la commande actuelle du VAL 206, correspond à une résolution particulière des couplages du type maître-esclave. Parmi les commandes simplifiées, deux structures pratiques de commande ont été plus particulièrement étudiées. Elles offrent des performances dynamiques intéressantes en présence d'une perte d'adhérence du véhicule. L'inversion de la loi de contact roue-sol pose cependant un problème lié à la non-linéarité et la non-stationnarité de ce phénomène. Une commande à modèle de comportement a été utilisée pour palier à ce problème. Ce type de commande a tout d'abord été étendu aux systèmes multimachines. Son utilisation autorise le maintien des performances dynamiques du véhicule en présence d'un phénomène de patinage. Les diverses lois de commande proposées ont été testées sur un banc d'essai expérimental à puissance réduite, ce qui prouve leur faisabilité.

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