Application des techniques intelligentes à la commande d une machine asynchrone double étoile associée à un convertisseur matriciel

Transcription

1 Républque Algéenne Déocatque et Populae Mntèe de l'enegneent Supéeu et de la Recheche Scentfque UNIVERSITE DJIAI IABES DE SIDI-BE-ABBES Faculté de technologe Dépateent d'electotechnque Thèe péentée pa : MEIANI Bouzane Pou l'obtenton du dplôe de : Doctoat en Scence Spécalté : Electotechnque Opton : Coande Electque Inttulé de la thèe : Applcaton de technque ntellgente à la coande d une achne aynchone double étole aocée à un conveteu atcel Péentée devant le juy copoé de : MASSOUM Ahed P (U.D.. Sd Bel-Abbè Pédent MEROUFE Abdelkade P (U.D.. Sd Bel-Abbè Rappoteu MAZARI Benyouné P (U.S.T. Oan Exanateu BOURAHA Mohaed P (U.S.T Oan Exanateu BEKKOUCHE Benaa P (C.U. Relzane Exanateu BEABBES Baghdad MC A (U.D.. Sd Bel-Abbè Exanateu Soutenue le : / /4 a b o a t o e d e R e c h e c h e : I n t e l l g e n t C o n t o l & E l e c t c a l P o w e S y t e ( I C E P S

2 AVANT PROPOS Ce taval a été éalé au en du laboatoe ICEPS (Intellgent Contol and Electcal Powe Syte Unveté Djlal abè de Sd Bel Abbè ou la decton de Moneu MEROUFE Abdelkade Pofeeu a l'unveté de Djlal abè de Sd Bel Abbè.Je ten a lu expe a pofonde econnaance, e ncèe eeceent pou on ade, e contnuté conel péceux. J'adee e ncèe eeceent à oneu MASSOUM Ahed pofeeu à l'unveté de Djlal abè de Sd Bel Abbè, pou l'honneu qu'l 'a fat en acceptant de péde le juy de outenance de cette thèe. Me vf eeceent vont égaleent aux ebe de juy de outenance copoe de eeu : MAZARI Benyouné pofeeu à l'usto-mb, BOURAHA Mohaed Pofeeu à l'usto-mb, BEKKOUCHE Benaa pofeeu, cente unvetae de elzane, BEABBES Baghdad ate de conféence a l'unveté de Djlal abè de Sd Bel Abbè, pou l honneu qu l ont fat en acceptant d exane ce taval. Enfn, je déde ce taval à toute a falle, e collègue et e a. MEIANI BOUzane

3 TABE DES MATIERES Intoducton généal..... Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel I.. Intoducton I.. Stuctue d un conveteu atcel... 9 I.3. Réalaton I.3.. Topologe à tanto connecté à un pont a dode... I.3.. Topologe a tanto et dode en ant-paallèle... I.3.3. Inteupteu copoé de RIGBT... 3 I.4. Théoe de fonctonneent du conveteu atcel tphaé... 3 I.5. Modulaton et tatége de coande d un conveteu atcel... 7 I.5.. Algothe de odulaton de Ventun. 8 I.5.. Méthode calae de Roy & Apl.. 4 I.5.3. Statége de odulaton a to ntevalle.. 7 I.6. Réultat de ulaton... 9 I.7. Concluon Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole II.. Intoducton II. Modélaton de la achne aynchone à double étole.. 39 II.. Hypothèe plfcatce.. 4 II... Equaton électque de la achne... 4 II.3. Modèle de PARK pou la achne aynchone à double étole.. 43 II.3.. tanfoaton de PARK.. 43 II.3.. Modélaton de la achne aynchone dan le epèe de Pak.. 43 II.3...Conventon. 43 II.3... Applcaton de la tanfoaton de PARK à la achne aynchone 44 double étole

4 II Equaton de tenon.. 44 II.3... Equaton de flux. 45 II Equaton écanque II.4. Pncpe de la coande vectoelle.. 46 II.5. Dfféent odèle athéatque d oentaton du flux. 47 II.6. Coande vectoelle avec oentaton du flux otoque 48 II.6.. Modèle de la achne.. 48 II.6.. tatége de coande 5 II.6... Méthode ndecte II.6... Méthode decte... 5 II.7. découplage pa copenaton 5 II.8. Coande à oentaton du flux otoque II.8..Calcul de égulateu 56 II.8...Réglage en cacade du flux otoque 56 II.8...Réglage en cacade de la vtee II.9. Réultat de ulaton 6 II.9.. Intepétaton. 6 II.9.. Robutee v-à-v de la vaaton paaétque. 6 II.9... Pefoance v-à-v de la vaaton de la étance otoque 6 II.9... Pefoance v-à-v de la vaaton de la étance otoque 64 II.. Concluon. 66 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE III. Intoducton III.. Noton fondaentale de la ogque floue III... Pncpe et défnton III... e opéateu de eneble flou. 7 III... Opéateu OU.. 7 III... Opéateu ET... 7

5 III.3. Inféence III.3.. Intoducton.. 74 III.3.. Méthode d nféence ax-n III.3.3. Méthode d nféence ax-podut. 78 III.3.4. Méthode d nféence oe-podut. 8 III.4. Défuzzfcaton III.4.. Intoducton.. 8 III.4.. Défuzzfcaton pa cente de gavté.. 8 III.4.3. Défuzzfcaton pa la éthode de hauteu pondéée.. 8 III.4.4. Défuzzfcaton pa la éthode de oyenne de axu. 8 III.5. Réglage pa la logque floue III.6. Coande de vtee de la MASDE pa logque floue III.7. Sulaton et ntepétaton de éultat. 87 III.8. Tet de obutee III.9. Concluon Chapte IV Contôleu à éeaux de neuone de vtee d une MASDE IV.. Intoducton.. 94 IV.. Théoe fondaentale de éeaux de neuone IV... e Pecepton. 94 IV... Pecepton ultcouche 96 IV..3. Appentage de éeaux de neuone. 97 IV..4. algothe de éto popagaton 98 IV..5. Aéloaton de l algothe de étopopagaton IV..6. algothe de evenbeg-maquadt. IV..7. e avantage du pecepton à une couche cachée IV. 3. Synthèe d une coande neuonale... 3 IV. 3.. a Méthode Decte. 3 IV. 3.. Utlaton d un odèle de éféence a éféence. 4

6 IV Coande avec odèle ntene IV. 4. Applcaton de RNA au églage de la vtee. 7 IV. 4.. Méthodologe IV.4.. Réultat de ulaton... 9 IV.4.3. Intepétaton de éultat IV.4.4. Étude de la obutee.. IV.5. Concluon... 4 Chapte IV Coande pa neuo-flou et obevateu a éeaux de neuone de la ade V.. Sytèe neuo- floue V.. Défnton et pncpe de fonctonneent V.3. Méthode de cobnaon neuo-floue V.4. Achtectue neuo- floue 8 V.5. ANFIS (Adaptve netwok baed fuzzy nfeence yte... V.6. Algothe d'appentage.. 5 V.7. e Contôleu ANFIS pou la égulaton de vtee... 6 V.8. Applcaton de éeaux de neuone à l'entaîneent an capteu de la MASDE. 9 V.8.. obevateu à éeau de neuone popoé.. 9 V.8.. a Méthodologe 3 V.9. Réultat de ulaton V.. Etude copaatve 36 V.. Concluon.. 38 Concluon généale et pepectve... 4 Annexe 43 BIBIOGRAPHIE

7 ISTE DES FIGURES Fgue I. Conveteu atcel tphaé-tphaé déal 9 I. Caactétque tatque/dynaque déale. I.3 Caactétque tatque d'nteupteu undectonnel I.4 Aeblage d'nteupteu to quadant I.5 Aeblage pou la éalaton d'nteupteu bdectonnel I.6 Stuctue d nteupteu utlant un eul e-conducteu coandé I.7 Stuctue d nteupteu à deux dode et deux IGBT I.8 Schéa de l nteupteu quate quadant à RB-IGBT 3 I.9 Duée de conducton de nteupteu pendant une péode de coutaton 5 I. Dfféent algothe de coande du conveteu atcel 7 I. Conveteu atcel to phae à une phae 9 I. Synthèe de la tenon de ote, pou une équence k, à pat de tenon d'entée I.3 Illutaton du ato de tanfoaton en tenon lte à,5 3 I.4 Illutaton du ato de tanfoaton en tenon lte à,867 3 I.5 Exeple d'étableent de gnaux de coande avec une odulaton ple 8 I.6 Vaaton du fondaental et du taux d'haonque en foncton de k (f=5hz,= 9 I.7 Schéa fonctonnel de la chage R- 3 I.8 Modèle Sulnk de l onduleu atcelle (éthode de Ventun 3 I.9 Modèle Sulnk de l onduleu atcelle (éthode de Roy 3 I. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Ventun pou fo=5 Hz 3 I. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Ventun pou fo=5 Hz I. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Ventun pou fo= Hz I.3 Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Roy pou fo=5 Hz I.4 Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Roy pou fo=5 Hz I.5 Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Roy pou fo= Hz 36

8 II. Repéentaton de enouleent de la achne aynchone double étole 4 II. Repéentaton angulae de ytèe d axe dan l epace électque 43 II.3 Repéentaton de enouleent u le ytèe de PARK 44 II.4 Pncpe de la coande vectoelle 47 II.5 Poton du éféentel pa appot au flux otoque. 48 II.6 Reconttuton de tenon v d, v d, v q et v q 53 II.7 Coande découplé expeon de d, q, d et q 54 II.8 Schéa bloc de la coande vectoelle 55 II.9 Schéa fonctonnel de égulateu de couant d et 56 d II. Schéa fonctonnel de égulaton du flux 58 II. Schéa fonctonnel de égulaton de la vtee 6 II. ulaton de la coande vectoelle de MASDE 63 II.3 Pefoance de la MASDE v-à-v de la vaaton de la étance otoque 64 II.4 II.5 Réglage de vtee pa PI contôleu pou une vaaton de J de +5%, avec applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 Réglage de vtee pa PI contôleu pou une vaaton de J de -5%, avec applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 III. Exeple d eneble condéé en logque booléenne 69 III. Exeple d eneble condéé en logque floue 7 III.3 Repéentaton d un eneble flou pa a foncton d appatenance 7 III.4 Ca de l eneble flou «tède» de la vaable tepéatue 7 III.5 Opéateu logque de (a Eneble flou (b Eneble booléenne 73 III.6 Méthode d nféence Max-Mn (Madan 76 III.7 Méthode d nféence Max-Podut (aen 79 III.8 Défuzzfcaton de la ote utlant deux ègle 8 III.9 Schéa ynoptque généal d un contôleu flou 83 III. Pncpe d adaptaton du PI pa la logque floue 84 III. Dtbuton de ou eneble flou elatf à e et Δe 86 III. Foncton d appatenance pou k'p, k', 87 III.3 Schéa bloc de la coande pa la logque flou de la MASDE 88 III.4 Foe d adaptaton de gan K p 89 III.5 Foe d adaptaton de gan K 89 III.6 Réultat de ulaton lo d'un déaage à vde uv d'une applcaton de chage et nveon de en de otaton

9 III.7 Influence de la vaaton de la étance otoque(r=r+%r à pat de 9 t=, déaage à vde uv de l applcaton d une chage(c=4n.à t= III.8 Influence de la vaaton du oent d nete (J=J+%J avec l applcaton d une 9 chage (C=4N. à t= IV. Modèle non lnéae d un neuone 95 IV. Foncton d actvaton uuelle 95 IV.3 Exeple de MP à une couche cachée 96 IV.4 Pncpe de l appentage (a et de l utlaton (b d une coande neuonale en 3 boucle feée pa nveon du odèle IV.5 Appentage d un contôleu avec odèle de éféence 5 IV.6 lnéaaton du ytèe coandé pa appentage de changeent de vaable 5 IV.7 coande avec odèle ntene 6 IV.8 Schéa bloc de l appentage 7 IV.9 Eeu d appentage 8 IV. Achtectue neuonal popoée pou l pléentaton du contôleu 9 IV. Schéa bloc ou ulnk de l aocaton coande vectoelle de la MASDE et égulateu neuonal IV. Sulaton d'une coande vectoelle d'un MASDE avec un contôleu neuonal lo d'nveon du en de otaton IV.3 Réultat de.sulaton lo de la vaaton de la étance otoque 3 IV.4 Réglage de vtee pa éeaux de neuone pou une vaaton de J de +5%, avec 3 applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 IV.5 Réglage de vtee pa éeaux de neuone pou une vaaton de J de -5%, avec 4 applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 V. Pncpe du ytèe neuo- flou 7 V. Pncpe de fonctonneent d'un éeau neuo-flou 8 V.3 Achtectue de ytèe neuo-flou 9 V.4 e to dfféent type de SANFIS V.5 Achtectue de l ANFIS 3 V.6 Coande decte-nvee adaptatve pa éeau neuo-flou adaptatf 7 V.7 Stuctue neuonale du odèle popoé ou MATAB 8 V.8 Suface caactétque d un égulateu neuo flou 8 V.9 Modèle Sulnk de l'etateu de vtee à éeau de neuone 3 V. Schéa bloc de l'aocaton obevateu neuonel coande neuo floue 3 V. Eeu d'etaton de la vtee 3

10 V. Sulaton d'une coande vectoelle an capteu de vtee d'un oteu 33 aynchone double tato avec un obevateu neuonal lo d'nveon du en de otaton en chage V.3 Influence de la vaaton de la étance otoque (R=R+%R à pat de 34 =, déaage à vde uv pa l applcaton d une chage (C=4N. à t=. V.4 Réglage de vtee pa le contôleu neuo flou pou une vaaton de J de +%, 35 avec applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 V.5 Réglage de vtee pa le contôleu neuo flou pou une vaaton de J de -%, avec applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 36

11 ISTE DES NOTATIONS Sybole MASDE CM Sgnfcaton achne aynchone double étole Conveteu atcel a, b, c Indce coepondant aux to phae a, b, c. Gandeu oto ou de epèe oto (R Gandeu tato ou de epèe tato (S d - q Axe dect (en quadatue. f éch f f o φ φ o h j I A, I B, I C I a, I b, I c Féquence d'échantllonnage. Féquence du pot d'entée. Féquence du pot de ote. Déphaage ente la tenon d'entée et le couant d'entée. Déphaage ente la tenon de ote et le couant de ote. Foncton d'extence de l'nteupteu elant la phae de ote à la phae d entée «j». Couant du pot d'entée Couant du pot de ote S j Inteupteu elant la phae de ote à la phae d entée «j» T ech V A, V B, V C Va, Vb, Vc V K, V, V M Vef Vo Péode d'échantllonnage Tenon de phae du pot d'entée. Tenon de phae du pot de ote. Tenon du ytèe calae Tenon de éféence. Tenon de ote

12 V Tenon d'entée ω ω o θ θ o t K, t, t M q S, S S, S l S,, l S, Féquence angulae du pot d'entée Féquence angulae du pot de ote Phae ntale de la tenon du pot d'entée Phae ntale de la tenon du pot de ote Tep de feetue de nteupteu aocée aux tenon VK, V, VM. Rato de tenon Sote u entée. Rétance de enouleent tatoque et et otoque pa phae Inductance pope de fute tatoque et et otoque de phae Inductance utuelle cyclque ente tato et et le oto Inductance utuelle ente phae tatoque et otoque l S,S Inductance utuelle ente phae du tato et,, Flux tatoque, otoque d ou phd Flux otoque uvant l axe d qou phq Flux otoque uvant l axe q T p Ce J K f C, Contante de tep otoque Nobe de pae de pôle Couple électoagnétque Moent d nete Coeffcent de fotteent couple étant Pulaton électque tatoque et otoque gl Gleent de vtee angulae électque δ Vtee écanque du oto Angle de déphaage ente le deux ytèe de tenon d alentaton du tato

13 γ * * * C e * dk * qk K p K Angle de décalage phyque ente le deux ytèe de bobne du tato Vtee de éféence Flux otoque de éféence Couple électoagnétque de éféence couant dect du tato k de éféence uvant l axe d (k= ou couant en quadatue du tato k de éféence uvant l axe q (k= ou Paaète de l acton popotonnelle Paaète de l acton ntégale Indce de odulaton Taux de odulaton

14 Intoducton généale e Intoducton généale e entaîneent à vtee vaable ont p une potance condéable dan l ndute et dan la echeche cette denèe décenne, et nécetent de connaance ultdcplnae dan le doane de géne électque, tel que le achne électque, l électonque de puance, l nfoatque et le technologe pogaable enfn celu de la théoe de la coande de ytèe dynaque. e écent développeent dan ce dcplne ont pe de développe de ytèe de coande de tè haute pefoance. Donc un entaneent à vtee vaable et copoé d une ouce d énege électque, d un conveteu d electonque de puance, d une achne et d un ytèe de coande. Dan le doane de achne électque le achne tphaée ont lageent dffuée : leu pobléatque de concepton et d alentaton ont aujoud hu ben atée. Néanon, le achne polyphaée (c et-`a-de dont le nobe de phae et upéeu à to péentent en copaaon de caactétque patculèeent attactve. e achne polyphaée offent une altenatve ntéeante à la éducton de contante applquée aux nteupteu coe aux bobnage. En effet, la ultplcaton du nobe de phae peet un factonneent de la puance et de ce fat une éducton de tenon coutée à couant donné. De plu, ce achne peettent de édue l'apltude et d'augente la féquence de ondulaton de couple, peettant an à la chage écanque de le flte plu facleent. Enfn, la ultplcaton du nobe de phae offe une fablté accue en peettant de fonctonne, une ou plueu phae en défaut. De ce fat, on coence aujoud hu à note un ntéêt gandant de counauté centfque et ndutelle à popo de l augentaton du nobe de phae de achne électque. Ce phénoène et eentelleent obevé pou to type d applcaton pécfque : la populon électque dan la Mane [5]-[55], l Aéonautque [56]- [6], et plu éceent l autooble [6]-[6], avec le nouvelle technologe de véhcule électque ou hybde. On peut en effet aez facleent jutfe pou ce type d applcaton, qu éclaent de pefoance de plu en plu élevée, ou le pod de contante tè fote, que le nobe de phae devenne un vétable paaète de concepton. e bénéfce que peut appote une tuctue polyphaée pa appot à une tuctue tphaée équvalente ont vaé

15 Intoducton généale e Depu le année 8, la odélaton et la coande de achne polyphaée et accopagnée d étape décve quelque ot l applcaton envagée ou l objectf pouuv. Tout d abod, l augentaton de la dynaque de ytèe a néceté d alente la achne pa de onduleu de tenon plene onde en leu de place de onduleu de couant. Dan ce ca, le haonque de tenon génèent de couant «paate» qu ne poduent pa de couple. Ce haonque ont en évdence en utlant le copoante yétque «polyphaée» applquée à de tenon péodque non nuoïdale (Klnghn, 983. étude onte au que le couant paate ont ogané pa goupe d haonque que l auteu élne à l ade de flte placé en ée avec le enouleent (Klnghn, 985. Ma cette echeche de oluton ne peut ête effectuée qu en ége peanent. Dan le année 9, le achne polyphaée font l objet d un ntéêt coant et la éflexon e pote u la concepton de achne vant à aéloe leu pefoance loqu elle ont alentée pa de onduleu de tenon plene onde (Tolyat et al, 99. Dan ce ca, l uage d enouleent concenté et plu adapté à la foe ectangulae de tenon. C et au l occaon d établ le odèle de la achne au ben en ége peanent qu en ége tantoe. Deux goupe de achne ont an en évdence : celle de type (3, 6 phae et celle de type (5, 7 et 9 phae. Avec une achne à 5 phae, Tolyat explote l haonque de ang 3 de la f.e.. pou aue un accoeent de couple de %. À ce tade, la e en équaton de achne polyphaée en vue de éale leu coande utle un lot d équaton dfféentelle foteent couplée auxquelle ont applquée de tanfoaton athéatque pope aux achne étudée. a foalaton pa vecteu d epace (Zhao et al. 995 appote l dée de décopoton de elaton dan de epace othogonaux. Au début de année, (Seal, et en place le foale vectoel généalé pou déce le achne et le conveteu. Il décopoe le achne polyphaée dan de epace othogonaux. Chacun d ente eux et aocé à une achne fctve. Pa ce ba, le achne polyphaée entent dan le cade de ytèe ultachne (SMM (Seal et al. 5. a epéentaton énegétque acocopque (REM coplète cette von de ytèe à l ade d un outl vuel et ynthétque (Boucayol,. Un de exeple le plu couant de achne ultphaée et la Machne Aynchone Double Etole (MASDE. Dan la confguaton claque, deux enouleent tphaé dentque, le deux étole, e patagent le êe tato et ont décalé d'un angle électque de 3. Ce enouleent ont le êe nobe de pôle et ont alenté à la êe féquence. a tuctue du

16 Intoducton généale e oto ete dentque à celle d'une achne tphaée, l peut donc ête ot à cage d'écueul, ot bobné pou foe un enouleent tphaé. e pncpal avantage de ce type de oteu et l'élnaton du couple haonque de ang x, que l'on etouve habtuelleent dan le oteu tphaé alenté pa onduleu []. Dan le doane de l'électonque de puance la conveon ndecte de féquence en utlant une cacade edeeu-len contnu-onduleu ot une technque ben étable, la conveon decte et toujou peu connue, êe dan beaucoup d'applcaton d'entaîneent à couant altenatf, l et ouhatable de eplace le conveteu de tenon conventonnel AC/DC/AC pa un conveteu plu copact, tout en gadant de bonne foe d'onde entée/ote et la poblté de églage du facteu de puance à l entée. En effet, le écente avancée en électonque de puance ont pe l éegence du conveteu atcel (MC peettant une conveon decte AC/AC. En evanche, le conveteu atcel péente plueu avantage pa appot aux conveteu conventonnel. Etant donné qu l agt d un conveteu altenatf-altenatf dect an ccut nteédae contnu. e éléent paf de tockage de l énege qu foent le ccut nteédae contnu (généaleent de condenateu ont élné. Il et donc poble de édue condéableent le volue du conveteu. Plueu atcle ont taté de poblèe du conveteu atcel et dvee oluton ont été popoée : Wheele et Gant [], Neft et Schaude [3], Beaant et al. [4], Buany [5], Hey et al. [6], Kwon et al. [7], Caade et al. [8], Caade et al. [9], Enjet et Wang [], Nelen et al. [], Oyaa et al. [], Zhang et al. [3]. objectf pncpal de l étude de ce conveteu et le eplaceent de conveteu conventonnel à ccut nteédae contnu pa de conveteu éalant la conveon decte altenatf-altenatf. e entaîneent électque ont de ytèe non lnéae, ult-entée, ult-ote, avec de paaète vaable. a coande de dfféente vaable (couple, vtee ou poton e fat à pat de gnaux de etou du ytèe (tenon, couant, vtee du oto, etc.. On dtngue le coande calae et vectoelle. Dan le ca de la coande calae, l apltude de la vaable de coande et églée, tand que dan le ca de la coande vectoelle, l apltude et la phae de la vaable de coande ont églée. Dan le doane de l électonque ndutelle et de la coande de achne électque, la noton d ntellgence atfcelle (IA et le plu ouvent lée à l utlaton de ytèe expet, de la logque floue et/ou de éeaux de neuone atfcel [3]. a concepton de entaîneent électque et généaleent effectuée pa de ngéneu 3

17 Intoducton généale e hauteent qualfé (expet du doane qu ont acqu au fl de année beaucoup de connaance et d expete (avo-fae, u lequelle l e baent pou éoude de poblèe et pende de décon appopée. Pa l acquton et l plantaton de ce connaance ou la foe de pogae nfoatque, on peut éale un outl ntellgent d ade à la concepton (ytèe expet capable de pende de décon eblable à celle d un expet huan.a pat de exgence et pécfcaton du cahe de chage, l'outl chot le pncpaux éléent (oteu électque, conveteu tatque de puance, ytèe de coande néceae à la e au pont d un ytèe d entaîneent de achne électque ayant le elleue caactétque. a coande de la achne aynchone double étole et eblable à la coande de la achne aynchone tphaée, a avec un nobe de gandeu égulaton de vtee de la MASDE ont péenté dan ce êe chapte. 4 à égle plu gand. a coande vectoelle end la coande d'une telle achne lae à celle de la achne à couant contnu à exctaton épaée. e pee égulateu utle ont le PID. Il péentent l'ntéêt de la plcté de e en ouve et la faclte de la ynthèe. Néanon, l ont une obutee édoce v-à-v de vaaton paaétque de la achne. e égulateu ou le coande baée u le technque de l'ntellgence atfcelle ont l'apttude de eplace le égulateu PID, ca l ont de égulateu non lnéae utlant le aonneent et le fonctonneent du ceveau huan. e technque de l'ntellgence atfcelle ont conttuée pa : la logque floue, le éeaux de neuone et le algothe génétque. a péente étude a pou objectf de odéle, d'alente et de égule la vtee de la achne aynchone double étole a cage d'écueul pa le technque de coande claque an que pa le technque de l'ntellgence atfcelle. 'alentaton ea auée à tave deux conveteu atcel. Pou ce fae, le taval de thèe et epat en cnq chapte. Dan e pee chapte, et apè une decpton de dfféente confguaton poble de coutateu bdectonnel, nou allon péente la odélaton du conveteu atcel an que deux technque de coande du conveteu atcel, à avo, l algothe de Ventun et la l algothe calae de oy, l étude pa ulaton et effectuée ou l envonneent Sulnk du Matlab. Dan cette thèe une applcaton attactve du conveteu atcel à la condute de la achne aynchone double tato Dan le deuxèe chapte, nou abodon la odélaton claque de la achne aynchone en utlant le tanfoaton de Pak. a coande vectoelle decte pa oentaton du flux otoque et établ et de éultat de ulaton de cette appoche an que le égulateu PI pou la

18 Intoducton généale e Pou eéde au poblèe de obutee de la coande en vtee d une MASDE, nou avon péenté dan le toèe chapte une appoche floue pou ajute en lgne le paaète du égulateu PI. ntéêt pncpal de cette adaptaton et de égule en lgne le deux gan, pou anten le pefoance tatque et dynaque déée du vaateu de vtee lo de petubaton ntene (déve paaétque et extene (chage, but,, l dée de la concepton d un tel égulateu flou et ue d une expete étable à pat de plueu tet de obutee e quatèe chapte péente la coande pa éeaux de neuone de la MASDE. Dan ce cade, nou péenton en pee leu un appel théoque u le éeaux de neuone. Nou abodon enute la concepton de l algothe de coande neuonal avec e dfféente étape. Nou entaon apè l applcaton de la coande u la MASDE. Nou onton enfn le avantage appoté pa ce type de églage, tout en expoant le éultat de ulaton. a cobnaon de la logque floue et de éeaux de neuone donne leu la naance de ytèe neuo-flou. Ce dene peettent donc d explote le capacté d appentage de éeaux de neuone d une pat et le capacté de aonneent de la logque floue d aute pat. An le achtectue le plu connue et le plu utlé dan l ndute et dan le doane de clafcaton ont péenté dan le cnquèe chapte. Nou nou oe au ntéeé dan ce chapte à la concepton d'une coande vectoelle decte aocée à l'une de technque ntellgente (éeaux de neuone de détenaton de vtee écanque pou éale une coande an capteu écanque de la achne aynchone double tato. 5

19 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel I.. Intoducton e conveteu atcel a été d'abod péenté en 979 pa Pete Wood Baé u le taval de B.Pelly et de. Gyugy. Plu tad, Alena et Ventun ont eployé cette topologe pou développe le pee conveteu altenatf/ altenatf à coutaton focée. Aux alentou de 988 ventun a péenté de éultat d'une peèe éalaton d'un conveteu atcel. C et un conveteu dect, totaleent éveble. a dénonaton dect découle du fat que ce conveteu ne poède aucun étage de tockage nteédae dan la chaîne de conveon. Il convett un éeau tphaé en un aute éeau tphaé de féquence et d'apltude vaable. Il et apte à connecte chaque phae d entée à chaque phae de ote pa l nteédae de neuf nteupteu quate egent à coutaton focée. Ce conveteu ncvent donc dan la tendance actuelle de la echeche en électonque de puance : plu de lcu, on de copoant paf []. Cette tendance et appuyée pa la bae contnue du px de e conducteu. e onde de ote, qu vaent en féquence et en apltude, ont contute elon un pncpe d échantllonnage de gnaux d entée. a tuctue du conveteu atcel péente de cetane popété pa appot à de tuctue claque utlant un bu contnu [] [3] [4]: encobeent du ccut : encobeent du ccut de puance peut ête gnfcatveent édut gâce au fat que le condenateu à électolyte (ou tout aute éléent de tockage d énege et élné. e nteupteu : e nteupteu d un conveteu atcel peuvent ête dpoé u de bu ba en ac de cecle ou en tangle. e conveteu peut alo ête placé decteent u le tato de la achne coandée éalant an un ytèe tè copact. Nobe de copoant : Deux onduleu tphaé do à do utlent e-conducteu coandé et dode. Un conveteu atcel tphaé-tphaé (conttué d nteupteu détallé pa ute utle 8 e-conducteu coandé et 8 dode. Pou la êe chage, le copoant utlé ont de êe calbe. Pete : On peut onte que le pete dan le copoant ont équvalente pou le deux tuctue puque dan le deux ca le nobe de copoant taveé pa le couant ente la ouce et la chage et le êe. 7

20 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Fablté : a uppeon du condenateu à électolyte pou le tockage d énege appote un gan de fablté pou le conveteu. Dan le conveteu atcel, la tenon effcace aux bone d un copoant et plu fable, la pobablté de défallance du copoant et donc édute. Flte d entée : e coutaton du conveteu génèent de tenon de ote dcontnue à pat de tenon d entée nuoïdale (dan le ca déal. Récpoqueent, le coutaton génèent de couant d entée dcontnu alo que le couant de ote ont an dcontnuté (gâce au copoteent nductf de la chage. Un flte et donc néceae du coté de la ouce tenon pou édue le haonque de couant abobé. Fonctonneent à haute tepéatue : oqu un fonctonneent à haute tepéatue et déé, cette tuctue et poetteue puqu un condenateu chque ne peut pa fonctonne dan ce condton alo que de e-conducteu adapté à de tepéatue abante upéeue à C ont d oe et déjà dponble u le aché. Apltude axale de tenon de ote : on peut note que la valeu axale de la tenon effcace de ote et de euleent 86% e conveteu atcel poède plueu qualté opéatonnelle dont quelque une ont e en évdence. e couant de chage et nuoïdal et le couant de ouce ne content que de haonque d ode élevé, ultple de la féquence d échantllonnage [][3][4]. Il peet le églage du facteu de déplaceent du couant de ouce, ce qu event à édue la conoaton de puance éactve et pa conéquent à opte la denon et la puance de équpeent ntallé. utlaton d nteupteu bdectonnel peet au flux de puance de ccule de la ouce ve la chage et nveeent de la chage ve la ouce nconvénent pncpal et qu l généat de lage couant Haonque à l entée an que de tenon haonque a la ote qu ne peuvent ête élnée facleent pa de flte. Ce poblèe a été éolu pa M Ventun en 98 qu popoé un nouvel algothe a coande MI, cet algothe peet d avo de couant a l entée et de tenon de ote nuoïdale. nconvénent de cet algothe et que le appot de tenon et euleent.86. EN 989 Ventun a puble une déontaton athéatque concenant aéloaton du appot de tenon apè avo odfé l algothe ognal de Ventun. 8

21 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel I.. Stuctue D un Conveteu Matcel a plupat de conveteu atcel ont tphaé-tphaé, l aocent généaleent le éeau tphaé (ouce de tenon à un oteu (ouce de couant. Il ont alo conttué de neuf nteupteu bdectonnel en couant et en tenon connecté de anèe à ce que n pote quelle phae de la ouce pue ête connectée à n pote quelle phae de la chage. a Fgue.I. donne la epéentaton d un conveteu atcel aocant to ouce de tenon à to ouce de couant à l ade d nteupteu déaux. a tuctue étant pafateent yétque et le fonctonneent coplèteent éveble, l n y a pa, à popeent pale, d entée et de ote pou ce conveteu. Ce tee pouont cependant ête utlé pou dégne epectveent le côté éeau (ouce de tenon et le côté chage (ouce de couant oteu [6][7]. I.3. Réalaton Fgue. I.. Conveteu atcel tphaé-tphaé déal e conveteu atcel nécete l utlaton de neuf nteupteu quate egent, dont la caactétque tatque et epéentée à la Fgue I.. Ce nteupteu ont coandable au ben à l aoçage qu au blocage et nécetent d avo la capacté de bloque une tenon an que de condue un couant quel que ot on gne [][4] [7] [8]. 9

22 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Fgue I.. Caactétque tatque/dynaque déale. Il n exte pa d nteupteu bdectonnel tcto enu; l ont éalé en aeblant de nteupteu undectonnel, eentelleent de dode et de tanto. a Fgue I.3 onte le caactétque tatque de ce e-conducteu Caactétque tatque d une dode Caactétque tatque d un tanto Fgue I.3. Caactétque tatque d'nteupteu undectonnel Suvant la anèe d aeble ce deux éléent, l et poble de contue un nteupteu à to quadant tel qu lluté à la Fgue I.4 : Inteupteu éveble en tenon l ont en ée Inteupteu éveble en couant l ont en paallèle. Fgue I.4: Aeblage d'nteupteu to quadant

23 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Fnaleent, en cobnant deux nteupteu to quadant, on contut un nteupteu quate quadant, dont le vaante d aeblage ont péentée à la Fgue I.5. Fgue I.5.Aeblage pou la éalaton d'nteupteu bdectonnel Cette ecton déct le aeblage poble pou epodue le copoteent de nteupteu quate quadant à pat d éléent de bae claqueent utlé en électonque de puance, c'età-de le tanto et la dode. I.3. Topologe a tanto connecté à un pont à dode a peèe topologe popoée et l aocaton la plu ple poble. Elle et conttuée d un tanto connecté au cente d un pont à dode coe lluté à la Fgue I.6, ce dode ont nclue afn de foun la capacté de blocage en tenon nvee anquant au tanto. avantage pncpal de cette topologe et de ne poéde qu un eul et unque copoant coandable. Cette patculaté peet de édue d une pat le coût de l aocaton a au la coplexté de la coande an que le nobe d alentaton olée néceae à l alentaton de ccut dve, qu founent le gnaux de coande de glle (une alentaton olée pa nteupteu quate egent. En evanche, le défaut ajeu de cet nteupteu et que to copoant (deux dode et un tanto ont en conducton lo de on actvaton poduant une chute de tenon potante à e bone. Cette chute de tenon engende donc de pete pa conducton potante ltant le endeent du conveteu, cette topologe ea donc écatée de l étude.

24 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Fgue I.6. Stuctue d nteupteu utlant un eul e-conducteu coandé I.3.. Topologe a tanto et dode en ant-paallèle Dan la lttéatue, l y a deux vaante d'nteupteu à coutaton apde à bae de deux dode et deux IGBT qu ont été typqueent utlée pou copoe l'nteupteu bdectonnel (Fgue I.7 [4] [8]: 'nteupteu bdectonnel avec éetteu coun (Fgue I.7.a : conte à utle deux dode et deux IGBT connectée en antpaallèle. De telle ote que, le dode ont ntodute dont l'objectf d'aue un blocage nvee. e contôle ndépendant de la decton du couant et le pete de conducton édute cauée pa le couant qu pae euleent pa deux copoant ( dode et IGBT pou chaque decton, conttuent le pncpaux avantage de cet nteupteu. 'nteupteu bdectonnel avec collecteu coun (Fgue I.7.b : cet nteupteu et dentque à celu de la Fgue I.7.a auf qu'l n'et pa faable dan la patque et cec dû à la péence de l'nductance paate ente le cellule de coutaton qu poe de poblèe gênant. Pa conéquent, la confguaton avec éetteu coun et généaleent péféable pou cée le nteupteu bdectonnel conttuant le conveteu atcel. (a : éetteu coun (b : collecteu coun Fgue.I.7 Stuctue d nteupteu à deux dode et deux IGBT

25 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel I Inteupteu copoé de RIGBT Une denèe tuctue poble et éalée en utlant deux Revee Blockng IGBT (Fgue I.8. Ce copoant qu ne ont pa encoe lageent coecalé ont undectonnel en couant, a ont la êe capacté de blocage en dect et en nvee. Deux de ce copoant connecté en antpaallèle ont donc fonctonnelleent équvalent au ontage I.7(b. e duée de coutaton de ce copoant an que le pete pa conducton et pa coutaton ont légèeent upéeue à celle de IGBT [9]. Cependant, à un ntant donné, un eul copoant et taveé pa le couant, le pete pa conducton ont donc nféeue à celle d un IGBT en ée avec une dode []. e pete du conveteu ont donc gnfcatveent dnuée (envon 3% pa appot à un conveteu atcel copoé d IGBT et de dode et 45% pa appot à deux onduleu do à do. Fgue I.8. Schéa de l nteupteu quate quadant à RB-IGBT I.4.Théoe de fonctonneent du conveteu atcel tphaé e chéa de pncpe d'un conveteu atcel tphaé/tphaé lluté pa la fgue I., conte à utlé 9 nteupteu bdectonnel en couant et en tenon elant le to phae d'entée à celle de la chage. Dan le conveteu atcel le (3*3 coutateu bdectonnel peettent de connecte n pote qu elle phae de ote à n pote qu elle phae d entée, on a Donc (9=5 dfféente cobnaon poble d état de coutateu de la atce à dpoton Confoéent à la ègle «l ne faut jaa fee une ouce de tenon n ouv une ouce de couant», l en découle deux ègle patque ou contante patque fondaental concenant note conveteu [][]. 3

26 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Il ne faut jaa fee plu d un eul coutateu pa d une phae de ote, dan ce ca, deux tenon d alentaton eaent cout-ccutée et le couant y cculant détuaent le coutateu. Il n et pa adble non plu d ouv à la fo tou le coutateu d un goupe d une phae de ote pace que dan ce ca là le couant eat nteopu dan cette phae à caue de la chage nductve, cependant la contnuté du couant de ote dot ête aué à chaque ntant. Pou détene le elaton lant le gandeu d'entée et de ote d un conveteu atcel, on déale le éeau d'alentaton en condéant qu'à l'entée on a une pue ouce de tenon tphaée, an qu'à la ote on a une ouce de couant déale. De êe on condèe que le nteupteu ont déaux : on néglge leu couant de fute à l état bloqué et leu chute de tenon à l état de conducton et on uppoe que le coutaton ont ntantanée. Pa conéquent, le conveteu appaaît coe un ultpot de connexon non énegétque [3]. Dan ce ca, e tenon d entée ont expée de la façon uvante : V (t V. co(ω.t A π V VB(t V. co(ω.t (I. 3 V c(t 4π V. co(ω.t 3 On défnt la foncton d extence h j aocée à chaque nteupteu S j elant la phae de ote à la phae d entée «j» coe ut : h h j j, l' nt eupteu l' nt eupteu S S j j et feé. et ouvet (I. e deux condton de coutaton peuvent alo ête ntepétée athéatqueent en utlant la foncton d extence pa le équaton uvante : h h h 3 h h h 3 h h h (I.3 eu ntepétaton peet de conclue qu l faut aue la feetue d un eul nteupteu et un eul à la fo, en éféence à chaque phae de ote. a Fgue I.9 péente un exeple de chonogae du fonctonneent de neuf nteupteu d'un conveteu atcel tphaé. 4

27 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel S Aa= S Ba= S Ca= T Aa S Ab= S Bb= T Ba S Cb= T Ca T Ab T Bb T Cb S Ac= S Bc= S Cc= T Ac T Bc T Cc T ech Fgue.I.9. Duée de conducton de nteupteu pendant une péode de coutaton. Su chaque péode d échantllonnage T ech, to nteupteu, aocé à une phae de ote, coutent en équence. En applquant le lo de Kchoff, on contut le ytèe d équaton donnant le valeu de tenon de ote (I.4 et de couant d entée (I.5 en foncton de h j. V V V a b c h h h 3 h h h 3 h h h V. V V A B C H. V V V A B C (I.4 I I I A B Cc h h h 3 h h h 3 h h h I. I I H a b c T I. I I a b c On adet, pou un fonctonneent adéquat du conveteu, une féquence d échantllonnage tè élevée copaatveent à la féquence de gnaux d entée et de ote. (I.5 T ech f ecch T (I.6 Il devent poble, u une péode d échantllonnage uffaent coute, de condée le tenon d entée coe contante; la valeu oyenne de la tenon de ote contute u une péode d'échantllonnage et donné pa l'équaton (I.7. 5

28 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel À chaque pa de coutaton, de poton de to gnaux d entée ont pélevée et connectée à la chage, ben qu'en oyenne l onde contute coepond à l onde de tenon de éféence. V O,T ech T ech.(t A.V A t B.V B t C.V C (I.7 où : t A : tep de feetue de l nteupteu elant la phae d entée «A» à la phae de ote que l on dée contue (t, t, t 3. t B : tep de feetue de l nteupteu elant la phae d entée «B» à la phae de ote que l on dée contue (t, t, t 3. t C : tep de feetue de l nteupteu elant la phae d entée «C» à la phae de ote que l on dée contue (t 3, t 3, t 33. e appot cyclque de chaque nteupteu Sj ont défn coe ut : j t T j ech j (I.8 équaton (I.8 utlée pou le phae de ote a, b et c peet, en ntoduant la défnton pécédente, de contue deux nouveaux ytèe d équaton : e tenon de ote oyennée u une péode d'échantllonnage ont défne pa le ytèe (I.9 V V V a,t b,t c,t ech ech ech V. V V A B C V M. V V A B C (I.9 e couant d entée ont, quant à eux, défn pa le ytèe (I. : I I I A,T B,T C,T ech ech ech I. I I M a b c T I. I I a b c (I. a coande du conveteu atcel dot calcule en tep éel le éléent de la atce M, c'et-à-de, le appot cyclque de neuf nteupteu. 6

29 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel e éléent de la atce M, péent dan le équaton (I.9 et (I. event à odule le vecteu tenon d entée afn d obten le vecteu tenon de ote ayant un contenu bae féquence dentque à la éféence que l on dée epodue[][4][5]. I.5. Modulaton et tatége de coande d un conveteu atcel a détenaton d une coande event à détene le éléent de la atce M décte à l équaton (I.8, elle peet de odule le vecteu de tenon d entée afn d obten le vecteu de tenon de ote dont le fondaental de tenon épond étoteent à une congne de éféence. Plueu algothe de odulaton ont élaboé pou coande le dfféent nteupteu bdectonnel du conveteu atcel de type dect. e tatége de coande la plu petnente et éthode de odulaton développée juqu'à antenant, pou la MC, ont péenté dan la fgue. I..[6] Statége de Coande d un Conveteu Matcel ntellgence atfcelle e tatége calae. Modulaton de lageu d'pulon Coande decte du couple Coande pédctve odulaton de Ventun contôle calae (Roy Coande pédctve de couant Coande pédctve du couple Fgue. I.. Dfféent algothe de coande du conveteu atcel Dan la ute de ce docuent, on étudea deux éthode de odulaton qu peettont de éale la coande pa pulaton de coutateu du conveteu atcel. a peèe potea u l algothe de Ventun et la deuxèe u l algothe de contôle calae Roy. 7

30 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel I.5.. Algothe de odulaton de ventun Ventun a popoé une tatége de coutaton à haute féquence généalée pou le conveteu atcel. Cette éthode a été odfée pa la ute dont l'objectf d'augente le appot de tanfoaton ente la tenon de ote et celle de l'entée de.5 à.866. De êe elle peet podue de couant nuoïdaux à l'entée du conveteu avec un facteu de puance untae ndépendant de la chage. e pncpe de cette éthode conte à ynthéte la tenon tphaée déée de ote à pat de celle d entée pou chaque péode de coutaton pa de egent de to couant de ote a éthode, égaleent connue ou le no d «appoche de foncton de tanfet dect», conte à ultple le vecteu de tenon d entée pa la atce M de odulaton afn d obten un vecteu de tenon de ote, épondant à une congne de ynthèe. Pou explque la éthode, on condèe une entée tphaée équlbée V de pulaton ω et une ote tphaée équlbée V o de pulaton ω o telle que décte aux équaton (I. et (I. epectveent [7][8]. V V V V A B C (t V. co(ω.t π (t V. co(ω.t 3 (t 4π V. co(ω.t 3 (I. V O V a(t V b(t V V c(t V O O VO. co(ωo.t θo π. co(ωo.t θ 3 4π. co(ωo.t θ 3 O O (I. e couant d'entée et de ote ont déct c-deou : I I I I A B C (t (t I (t I I. co(ω.t φ π. co(ω.t φ 3 4π. co(ω.t φ 3 (I.3 8

31 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel I O I a(t Ib(t I Ic(t I O O IO. co(ωo.t θo φo π. co(ωo.t θo φ 3 4π. co(ωo.t θo φ 3 O O (I.4 e calcul de tep d actvaton de neuf nteupteu et d abod effectué pou une eule phae de ote. analye u une eule banche de ote du conveteu atcel peet de plfe l'étude. a généalaton aux deux aute phae de ote ut une déache dentque en autant que la éféence de chacune et pleent déphaée de /π3 et + /π3 pa appot à la peèe. Coe onté à la Fgue I., la banche de ote «a» et elée aux entée «A», «B» et «C» à tave le nteupteu S, S et S 3 epectveent [][5][]. ouce S S S 3 chage Fgue I.. Conveteu atcel to phae à une phae a tenon de ote et contute à pat de tenon de l entée en choant le tep d actvaton adéquat u une péode de coutaton T ech. e nteupteu ont feé cyclqueent de ote qu à la équence k on a : K K K K VO VA. t VB.t VC. t3 (I.5 a Fgue I. llute un ytèe de tenon de ouce tphaé et équlbée et la contucton de la tenon de éféence V o, ef à un ntant donné. 9

32 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel V A t.v A V O, éf t 3.V C t.v B V C V B Fgue I.: ynthèe de la tenon de ote, pou une équence k, à pat de tenon d'entée a tenon V o, éf éultante à la équence k et la oe expée pa l équaton (I.5. Sachant que : V V C B VA V. co(ω.t j.v. n (ω.t π π V. co(ω.t j.v. n (ω.t π 4π V. co(ω.t j.v. n (ω.t 3 3 (I.6 On aua : V O V j. IV Re O O (I.7 Avec Re V I O π 4π t.v. co(ω.t t.v. co(ω.t t3.vi. co(ω.t 3 3 π 4π V t.v. n (ω.t t.v. n (ω.t t.v. n (ω.t O (I.8 En poant : q=vo /V gan en tenon du conveteu, on peut éce :

33 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Re V I O π 4π t.v. co(ω.t t.v. co(ω.t t3.vi. co(ω.t 3 3 π 4π V t.v. n (ω.t t.v. n (ω.t t.v. n (ω.t O De plu, la tatége d échantllonnage poe l équaton uvante: (I.9 t t t3 T ech (I. Fnaleent, la éoluton de ce ytèe à to équaton to nconnue nou donne : t t 3 Tech t.. co((ωo ω.t θ 3 Tech π.[.qco((ωo ω.t θo 3 3 Tech 4π.[.qco((ωO ω.t θo 3 3 ] ] (I. a généalaton aux to banche a pou éultat : t t t Aa Ab Ac t t t Ba Bb Bc t t t Ca Cb Cc T ech.m T 3 ech.q. co(ω.t θo 4π.q. co(ω.t θo 3 π.q. co(ω.t θo 3.q. co(ω.q. co(ω.q. co(ω.t θ.t θ.t θ O π 3 O 4π 3.qco(ω.q. co(ω.q. co(ω.t θ.t θ O O.t θ 4π 3 π 3 O (I. Avec : ω ω O ω (I.3 a oluton de la atce M péentée et obtenue en condéant une pulaton de ote ωo potve. Ce éultat et celu du ode yétque pou lequel le couant d'entée a un déphaage Ф égal au déphaage de ote Ф o [][].

34 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel S on condèe une pulaton de ote négatve, la atce de coande M, ontée c-deou, donne un couant d'entée dont le déphaage Ф et égal à l'nvee du déphaage de ote -Ф o. t t t Aa Ab Ac t t t Ba Bb Bc t t t Ca Cb Cc T ech.m T 3 ech.q. co(ω.t θo 4π.q. co(ω.t θo 3 π.q. co(ω.t θo 3.q. co(ω.q. co(ω.q. co(ω.t θ.t θ.t θ O π 3 O 4π 3.qco(ω.q. co(ω.q. co(ω.t θ.t θ O O.t θ 4π 3 π 3 O (I.4 ω ω O ω Chaque oluton génèe un déphaage du couant d entée égal à celu de couant de la chage ou à on oppoé. Il et donc poble de ynthéte tou le déphaage poble en entée cop, ente le couant de la chage et à on oppoé, à l ade de l équaton (.43 M(t α M (t α M (t avec:α α (I.5 e éultat, peettant d obten un déphaage d entée nul (α= α=.5, et péenté en (.6, avec j, phae d entée nuéotée et k, la phae de ote notée [][4][6]. jk π q. co ω co π.t (j. ωo.t (k (I.6 nconvénent ajeu de cette éthode de odulaton et on ato de tanfoaton, q, lté à.5. Cette contante éulte du chox d un tee hoopolae, égal à zéo. Ce chox condut à toujou ete dan l enveloppe de tenon ple d entée et centée u zéo, coe le péente la Fgue I.3.

35 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Fgue.I.3. Illutaton du ato de tanfoaton en tenon lte à,5. Fgue.I.3. Illutaton du ato de tanfoaton en tenon lte à,5. a éthode calae AV a été aéloée en 989 [8] pa l ntoducton d un tee hoopolae dan le tenon de éféence afn d attende.867 pou q, coe le onte la Fgue I.4. Fgue.4 : Illutaton du ato de tanfoaton en tenon lte à,867. 3

36 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel a éthode, la plu patque popoée, conte à fae vae vtuelleent le pont neute, pa une odulaton appopée de gnaux de éféence. Pou cela, l faut théoqueent etanche aux tenon de ote un haonque de ang tple de la féquence f O, de êe pou le tenon d entée avec un haonque à to fo la féquence f. Patqueent, le foe d'onde en entée ont poée pa le éeau. Donc, au leu de etanche un 3èe haonque de f en entée, l et ajouté aux éféence de ote (I.7. V O co(ωo.t-. co( 3ωOt. co( 3ωt V (t 6 3 a 4π V b(t q*v * co(ωo.t -. co( 3ωOt. co( 3ωt V c(t π co(ωo.t -. co( 3ωOt. co( 3ωt (I.7 e éultat et péenté en (.8, avec j, phae d entée nuéotée j= {A, B, C} et k la phae de ote notée k={a,b,c} vkv j 4q n (ωt βk n ( ωt 3 V 3 3 jk 3 (I.8 Avec β k= ; π/3 ; 4 π/3, déphaage epectf de la phae donnée. I.5.. Méthode calae de oy & apl En 987, G. ROY a popoé une aute tatége de odulaton calae [3]. 'algothe de odulaton et baé u le appot ntantané de tenon de phae d'entée eué pou calcule la atce de conveon du conveteu atcel coe popoé dan [4]. algothe calae nécete la eue de tenon ntantanée à l entée du conveteu afn de détene le tep d actvaton de nteupteu, ca on condèe c le valeu ntantanée dponble à chaque péode d échantllonnage. On défnt le to nouvelle tenon V M, V et V K qu vont pende le valeu de to tenon d entée. Cet algothe poe de epecte to ègle [5] : 4

37 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel ndce M et affecté à la phae d'entée ayant une polaté dfféente de deux aute phae d'entée. ndce K et attbué à la plu pette de deux aute tenon d'entée en valeu abolue. ndce et affecté à la denèe tenon d'entée. Coe pou la éthode de Ventun, le équaton etent valde : t t t3 V O T ech.(v T ech t V t V K t K (I.9 (I.3 Où Vo et la tenon de ote pou une phae u une péode d échantllonnage. On ntodut en plu une nouvelle équaton ; le tep t et tk ont cho en epectant le ctèe uvant : t t K V V K σ K (I.3 Pou V K.V Telque : σ K ρ K défnt le appot de tep de tep d actvaton de deux tenon d entée ayant la êe polaté ntantanée. À pat de équaton (I.9, (I.3 et (I.3, on détene le tep d actvaton de nteupteu éféé au ytèe de tenon V K, V et V M [5] : t T w. ρ t K M V.VK V t ρ K T ech O K t VM ( ρ.t t K K.V M (I.3 Il faut évalue contnuelleent le tenon V K, V et V M afn de le connecte à la ote duant de tep t K, t et t M d une équence T ech. 5

38 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel e appot cyclque j de nteupteu ont applqué u le ytèe d entée éel conttué de tenon V A, V B et V C. Selon la ecton où l on e tue à un ntant donné. e appot cyclque ont évalué coe ut [5][5] : Secton : vk v v v B v A v C alo: alo: alo: 3 t T t T t T K ech Tech M ech (I.33 Secton : v v v K v v A B v C alo: alo: alo: 3 t T t T t T K ech Tech M ech (I.34 v Secton 3: v (I.35 vc alo: 3 TTech K v v A v B alo: alo: t T t t T K ech M ech v Secton4: v (I.36 vc alo: TTech K v v A v B alo: alo: 3 t T t t T K ech M ech 6

39 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel v K K C 3 Secton 5: T (I.37 ech v v v v v v B v A alo: alo: alo: t t T t T Tech M ech Secton 6: C 3 (I.38 TTech K v v v B v A alo: alo: alo: t T t t T K ech M ech I.5.3. Statége de odulaton a to ntevalle e pncpe de cette tatége de coande conte à dve la péode de pulaton en to ntevalle, pou cela, l et judceux d eploye une technque lae à celle de odulateu PWM conventonnel. e gnal tangulae de éféence ea copaé à deux gnaux de coande. On obtenda deux gnaux bnae de ote pa phae, ndquant le état de coutateu de puance, la fgue (I.5 onte la ucceon tepoelle dan une péode de pulaton [7][8]. Cette tatége de coande et caactéée pa deux paaète : ndce de odulaton : c et le appot de la féquence f de la poteue à la féquence f de la tenon de éféence. ( =f /f. e taux de odulaton k : c et le appot de l apltude axale de la tenon de éféence U ef à l apltude axale de la tenon d entée U. ( k =U ef /U. fk : C et le appot de l apltude axale du fondaentale de la tenon de ote du conveteu atcel u l apltude axale de la tenon de l entée U ntéêt de la tatége de odulaton à to ntevalle et que : Elle epoue le haonque de la tenon de ote du conveteu ve le féquence élevée afn de faclte leu fltage. 7

40 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Fgue.I.5 Exeple d'étableent de gnaux de coande avec une odulaton ple pente Elle peet de fae vae l apltude du fondaental de la tenon de ote. a caactétque de églage de l apltude du fondaental et lnéae de k = à,8 et le taux d haonque décoît loque k augente (Fgue.I.6. 8

41 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel,8,6,4, Taux d haonque fk,,,3,4,5,6,7,8,9,, k Fgue.I.6. Vaaton du fondaental et du taux d'haonque en foncton de k (f=5hz I.6. Réultat de ulaton Afn de aue du bon fonctonneent du conveteu atcel de type dect avec le deux tatége de odulaton, on a effectué une ée de ulaton nuéque. Pou cela, on a cho de ule le conveteu atcel u une chage R avec R = Ω et = pou dfféente féquence de ote. e fgue (I., I., I. epéentent la ulaton du conveteu alenté pa un éeau tphaé V, 5 Hz pou to féquence de ote du conveteu atcel (fo=5hz, fo=5hz et fo=hz, la féquence de coutaton et égale à KHz. a peèe tatége de odulaton de Ventun et eployée pou la coande de nteupteu de puance. On onte, pou chaque ca, l'allue de a tenon de ote du conveteu éféencée pa appot au pont neute de la peèe phae Va [V], a tenon de lnge de la peèe phae Vab [V], e couant de chage de la peèe phae cha [A], Et le pecte de haonque de couant et de tenon du conveteu atcel. e fgue (I.3, I.4, I.5 àepéentent la ulaton du conveteu atcel de type dect avec la deuxèe tatége de odulaton (oy. 9

42 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel Fgue I.7. Schéa fonctonnel de la chage R- Fgue I.8.Modèle Sulnk de l onduleu atcelle (éthode de Ventun Fgue I.9. Modèle Sulnk de l onduleu atcelle (éthode de Roy 3

43 Apltude pa appot au fondaental ecouant dechage(r, Apltude pa appot au fondaental vab[v] Apltude pa appot au fondaental Va[V] Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel 4 PERIODIC SIGNA tep[] Fundaental (5Hz = 88.., THD= % Rang de haonque tep [] Fundaental (5Hz = 498.9, THD= 9.6% Rang de haonque tep [] 4 Fundaental (5Hz = 3.63, THD= 6.6% Rang de haonque Fgue I.. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Ventun pou fo=5 Hz 3

44 Apltude pa appot au fondaental e couant de chage (R,a [A] Apltude pa appot au fondaental vab[v] Apltude pa appot au fondaental va[v] Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel tep [] Fundaental (5Hz = 93.97, THD= 56.49% Rang de haonque tep [] Fundaental (5Hz = 497.8, THD= 5.9% Rang de haonque tep [] Fundaental (5Hz = 4.5, THD=.6% Rang de haonque Fgue I.. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Ventun pou fo=5 Hz 3

45 Apltude pa appot au fondaental e couant de chage (R,a [A] Apltudepa appot aufondaental vab[v] Apltude pa appot au fondaental va[v] Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel tep [] Fundaental (Hz = 84.5, THD= 48.9% Rang de haonque tep [] Fundaental (Hz =494.33, THD= 995.6% Rang de haonque tep [] Fundaental (Hz =.97, THD= 734.9% Rang de haonque Fgue I.. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Ventun pou fo= Hz 33

46 Apltudepa appot aufondaental e couant de chage (R,a [A] Apltude pa appot au fondaental vab[v] Apltudepa appot aufondaental va[v] Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel tep [] Fundaental (5Hz = 67.9, THD= 9.8% Rang de haonque tep [] Fundaental (5Hz = 464.3, THD= 3.4% Rang de haonque tep [] Fundaental (5Hz = 3.9, THD= 9.6% Rang de haonque Fgue I.3. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Roy pou fo=5 Hz 34

47 Apltudepa appot aufondaental e couant de chage (R,ca [A] Apltudepa appot aufondaental vab[v] Apltudepa appot aufondaental va[v] Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel tep [] Fundaental (5Hz = 68.36, THD= 74.48% Rang de haonque tep [] Fundaental (5Hz = 449.3, THD= 63.57% Rang de haonque tep [] Fundaental (5Hz =.68, THD= 7.79% Rang de haonque Fgue I.4. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Roy pou fo=5 Hz 35

48 Apltudepa appot aufondaental e couant de chage (R,ca [A] Apltudepa appot aufondaental vab[v] Apltudepa appot aufondaental va[v] Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel tep [] Fundaental (Hz = 65.8, THD= 35.6% Rang de haonque tep [] 6 Fundaental (Hz = , THD=.34% Rang de haonque tep [] Fundaental (Hz =.845, THD= 36.9% Rang de haonque Fgue I.5. Foe d'onde et pecte de haonque de couant ch et de tenon de ote du conveteu atcel obtenu pa Roy pou fo= Hz 36

49 Chapte I Modélaton et ulaton du conveteu atcel On contate d'apè le éultat de ulaton obtenu pa le deux éthode que la tenon de chaque phae à la ote du conveteu atcel et foée pa une ucceon de céneaux de lageu nveeent popotonnelle à la féquence de la tenon de éféence fo, vue que l'augentaton de la féquence de éféence povoque une dnuton de lageu de ce céneaux ; On note égaleent que e taux de odulaton k peet un églage lnéae de l apltude du fondaental de = à =,8 (fgue I.6. e haonque ont epouée et egoupée autou de la féquence de pulaton et ce ultple. e taux d haonque dnue quand le taux de odulaton augente. le couant et en phae avec la tenon et ce, êe la chage et de natue nductve : le facteu de puance et donc untae. On a contaté au d apè ce fgue que on a l avantage d augente la tenon de ote pa la éthode de odulaton du neute juqu à.866 de la tenon d entée. Donc l njecton de la toèe haonque d entée et de la toèe haonque de ote nflue potveent u le foe d onde an que u la valeu de la fondaentale (elle e appoche plu de la valeu de la tenon déée. I.7. Concluon Dan ce chapte, on a péenté la odélaton du conveteu atcel an que deux technque de coande du conveteu atcel, à avo, l algothe de Ventun et l algothe de Roy, pu on a effectué de tet de ulaton pou véfe et copae nou éultat avec le tavaux déjà publé. On gnale que l'abence d'un vétable coutateu bdectonnel et un de obtacle pncpaux à l'eo du conveteu atcel. En aon de l'abence de len c.a. l n'y a aucun découplage ente l'entée et la ote du conveteu et cec pouat entaîne de poblèe de tablté. En oute, la potecton du conveteu atcel dan une tuaton de défaut péente un poblèe. Enfn, une applcaton attactve du conveteu atcel à la condute de la achne aynchone double tato ea péentée dan ce qu ut. 37

50 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole II. Intoducton S le développeent de e-conducteu a pe à la achne aynchone de concuence le oteu à couant contnu. Ce dene ete, pa excellence, le elleu vaateu de vtee gâce au découplage natuel de ce deux gandeu couple et le flux. Toute fo, a tuctue, pa la péence du collecteu nécete une antenance ouvent top coûteue pou le pefoance eque. En conéquence, le echeche e ont oentée ve l étude de nouveaux vaateu équpant le achne aynchone alentée pa de onduleu à «M..I.». a féquence de coutaton et élevée de telle ote qu on condéea le conveteu de puance coe un ple aplfcateu qu n ntevenda que ou la foe d un gan pu dan la odélaton du ytèe pou lequel le coande ont développée. a faablté et la obutee d un vaateu utlant une achne aynchone lu ont pe de ben adapte à tou le ecteu d actvté coe le tanpot, la obotque, la écanque, etc. [9]. Au cou de ce denèe année, de éthode ont été e au pont, peettant d aue le découplage ente le coande du flux et du couple de la achne aynchone. Cec concle le avantage de popété du oteu à couant contnu et de l abence du collecteu écanque. Pou éale un contôle lae à celu de achne à couant contnu à exctaton épaée, l et néceae d oente le flux en quadatue avec le couple d où le no de «éthode du flux oenté». Dan ce chapte, nou nou ntéeent à la odélaton de la achne aynchone à double tato en utlant un cetan nobe d hypothèe plfcatce afn d obten un odèle ple pou la ulaton nuéque, enute nou paeon à la coande vectoelle à flux otoque oenté de la MASDE an que le dfféent pocédé d oentaton du flux, on e popoea pa la ute de dfféente éthode de coande (à avo éthode decte et ndecte. II. Modélaton de la achne aynchone à double étole a odélaton d un ytèe quelconque et ndpenable loque nou voulon le coande. a achne aynchone double étole (MASDE n et pa un ytèe ple, ca de nobeux phénoène coplqué ntevennent dan on fonctonneent, coe la atuaton, l effet de peau... etc. Cependant, nou n allon pa ten copte de ce phénoène, ca d une pat, leu foulaton athéatque et dffcle, d aute pat, leu ncdence u le copoteent de la achne et 39

51 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole condéée coe néglgeable dan cetane condton. Cec nou peet d obten de équaton ple, qu taduent le fonctonneent de la achne. e odèle électoagnétque de la achne aynchone à double étole et un ytèe de neuf équaton dfféentelle dont le coeffcent ont de foncton péodque du tep. a éoluton d un tel ytèe et dffcle êe avec l utlaton de l outl nfoatque. objet de cette pate et de péente le dfféente étape peettant d about au odèle dphaé de la achne aynchone à double étole. a achne aynchone à double étole étudée dan ce pojet et une achne qu copote deux ytèe d enouleent tphaé couplé en étole fxe au tato et déphaé ente eux d un angle ( =3 et un oto oble lae à celu d une achne aynchone claque [35][36] e deux ytèe de phae du tato ont alenté pa deux ouce de tenon à féquence et apltude égale a déphaée ente elle d un angle 3. a achne étudée (Fgue.II. et epéentée pa deux ytèe enouleent tatoque : (A, B, Cb et (A, B, C qu ont déphaé de =3 ente eux, et to phae otoque : a, b, c. C a C A c A B B b Fgue.II.. Repéentaton de enouleent de la achne aynchone double étole 4

52 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole 4 II.. Hypothèe plfcatce a achne aynchone à double étole (MASDE, avec la épatton de e enouleent et a pope géoéte et tè coplexe pou e pête à une analye tenant copte de a confguaton exacte, et coe nou l avon déjà oulevé, l et alo néceae d adopte cetane hypothèe plfcatce : a foce agnétootce céée pa chacune de phae de deux aatue et à épatton nuoïdale. entefe unfoe (effet d encochage néglgé a achne et de conttuton yétque ; a atuaton du ccut agnétque, l hytéé et le couant de Foucault ont tou néglgé. II... Equaton électque de la achne En tenant copte de la epéentaton de la Fgue.II. et de hypothèe plfcatce ctée c deu, le équaton de la achne écvent coe ut [] :,,, abc abc abc dt d R v (II-,,, abc abc abc dt d R v (II- abc abc abc dt d R v,,, (II-3 R, R, R Sachant que: abc abc abc abc abc abc,,,,,,,,,,,,,,, c b a abc, V V V V, c b a abc, V V V V De êe :

53 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole 4, c b a abc,, c b a abc, c b a abc,, c b a abc,, c b a abc, c b a abc,,,, co( 3 4 co( 3 co( 3 co( co( 3 4 co( 3 4 co( 3 co( co(,,.co( 3.co( 3.co( 3.co(.co( 3.co( 3.co( 3.co(.co( -,, -.co( 3 -.co( 3 -.co( 3 -.co( -.co( 3 -.co( 3 -.co( 3 -.co( -.co(,,,, : Inductance de fute de enouleent totoque et otoque.,, : Valeu axale de nductance utuelle

54 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole II.3. Modèle de PARK pou la achne aynchone à double étole Afn d obten un odèle athéatque plu ple que le odèle phyque du ytèe on utle de tanfoaton othogonale. On obtent donc de équaton ple pa de changeent de vaable appopé. Pa le tanfoaton le plu utlée, on a celle de pak. II.3.. Tanfoaton de PARK a tanfoaton de PARK et défne pa a atce de tanfoaton P coe ut : e. Elle expe P( e co( e - n( e 3 co( e n( e - 3 co( e - n( e 3 3 II.3.. Modélaton de la achne aynchone dan le epèe de Pak II.3...Conventon Fg.II.. Repéentaton angulae de ytèe d axe dan l epace électque 43

55 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole Avec : A B, C, et A, B C,, a,b, c Péentent le to phae du oto e : Angle de tanfoaton de Pak au tato. Péentent le deux ytèe de tenon du tato. d dt d, dt d e e. dt. II.3... Applcaton de a tanfoaton de PARK à la achne aynchone double étole a tanfoaton de Pak conte à applque aux couant, aux tenon et au flux un changeent de vaable en faant nteven l angle ente le axe de enouleent et le nouveaux axe d et q. Cec peut ête ntepété coe la ubttuton, aux enouleent éel ( A, B, C, (, B, C (, q A et ( a, b, c de enouleent fctf ( d, S q d dont le axe agnétque ont lé aux axe d et q (Fgue. II.3. q S, ( S d, S q et q q q d d d d II Equaton de tenon Fgue. II.3. Repéentaton de enouleent u le ytèe de PARK En applquant la tanfoaton de PARK aux équaton (II., (II. et (II.3 et en choant le éféentel lé au chap tounant, nou obtenon le ytèe d équaton uvant [38] : 44

56 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole d v d d. d q dt dq vq. q d dt d v d d. d q dt dq v q. q d dt d d. d ( q dt d q. q ( d dt (II.4 II.3... Equaton de flux e elaton ente flux et couant ont donnée pa : d q d q d q d q d q d q Sachant que : ( ( ( ( ( ( d q d q q d d q d q q d q d d q q d 3 3 : Inductance utuelle cyclque ente oto et tato ou tato. (II.5 : (Stato et tato ont dentque Nou poon : d ( d d d q ( q q q (II.6 En eplaçant (II.6 dan (II.5 et pu dan (II.4 on aua : 45

57 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole dd vd ( d d q dt dq vq ( q q d dt d d vd ( d d q dt dq v q ( q q d dt dd vd ( d d ( q dt dq vq ( q q ( d dt d d d d a q q q q a a (II.7 (II.8 II équaton écanque équaton écanque de la achne éct [9] : d J C dt e C K f e couple électoagnétque dan le epèe de PARK et donné pa [4] : C e p[ q q d ] d d q q d (II.9 (II. II.4. Pncpe de la coande vectoelle a dffculté pou coande une achne aynchone à double étole éde dan le fat qu l exte un couplage coplexe ente le vaable ntene de la achne coe le flux, le couple, la vtee ou la poton. En 97, BASCHKE a popoé une nouvelle théoe de coande pa flux oenté qu peet d ale la achne aynchone à une achne à couant contnu où le couple et le flux ont contôlé ndépendaent l un pa appot à l aute (Fgue.II.4 [4] [4]. 46

58 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole Fgue. II.4 Pncpe de la coande vectoelle a coande d une achne à couant contnu et effectuée pleent en plotant deux couant contnu. Pa conte, le ca d une achne aynchone double étole et beaucoup plu dffcle ca l faut plote cnq gandeu, quate couant (dect et en quadatue ou quate tenon tatoque (dect et en quadatue et la féquence de ce gnaux. o de la odélaton de la achne aynchone à double étole dan un éféentel lé au chap tounant, le éféentel d-q et le chap tatoque, otoque et d entefe de la achne tounent à la êe vtee. oentaton d un de ce to chap uvant l axe d du éféentel conttue le pncpe de bae de la coande pa oentaton du flux (coande vectoelle. Cette oentaton peet de tanfoe l expeon du couple électoagnétque à une foe lae à celle de la achne à couant contnu [7] [] [3]. II.5. Dfféent odèle athéatque d oentaton du flux Dan le odèle de la achne aynchone epéenté pa le équaton bphaée, nou choon un éféentel lé au chap tounant tel que l axe «d» coïncde avec la decton déé du flux (otoque, tatoque ou agnétant [36][38]. Oentaton du flux otoque :, Oentaton du flux tatoque : d q d d, q q Oentaton du flux agnétant : d d, q q 47

59 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole q A q+ q d+ d a A d Fgue. II.5. Poton du éféentel pa appot au flux otoque e flux epéenté à la fgue (II.5 peut ête le flux otoque, tatoque ou agnétant. Dan note ca, on a cho un éféentel d-q de telle ote que l axe dect d coïncde avec le vecteu du flux otoque. On a alo : d q II.6. coande vectoelle avec oentaton du flux otoque (II. II.6.. Modèle de la achne En patant du ytèe (II. et on poant ( d et q, on touve : d v d d d dt q dq v q q dt d d v d d d dt q d q v q q dt d d d dt ( q d J C C K dt e f Ce ( ( q q Avec : (II. 48

60 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole 49 ( ( ( ( ( ( q q q q d d d d q q q q q d d d d d q q q q q d d d d d ( ( ( (. (... ( q q q d d d q q q q q q d d d d d d (II.4 En eplaçant dan le ytèe (II., on aua : q q e q q d d d d q q q q d d d d q q q q d d avece C f K C e C dt d J dt d e d dt d e dt d d q q v e d dt d dt d e dt d d d d v d e dt d d dt d e q q v d e dt d dt d d dt d e d d v ( ( ( ( ( ( ( (. (.. (. (. ( (II.5 (II.3

61 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole e équaton (II.5 ontent qu on peut ag ndépendaent u le flux otoque et le couple électoagnétque C pa l nteédae epectveent de copoante d d et e q q de couant tatoque. Afn d aue un contôle du couple et de pouvo foun à tout ntant un couple axal, le flux v et antenu à a valeu nonale. Pa conte le équaton de tenon d, vd, vq et vq ontent un découplage ndéable, ce qu nécete l utlaton d un ccut de découplage lo de l plantaton de la coande. e flux otoque et antenu contant à a valeu nonale N otoque nféeue ou égale à la vtee nonale de la achne. En tenant copte que (II. et (II.4 on aua : et antenu contant à a valeu nonale ca on a pou de vtee n et à pat de ytèe d d d d q q q q d d ( q q q d d En dévant ce ytèe d équaton pa appot au tep on aua : (II.6 5

62 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole d d d dt q dt d dt d dt d q dt d q dt dq dt dq dt d dt d dt d d dt d ( d dt dd dt dd dt dq dt dq dt dd dt dd dt (II.7 d Au ége établ nou avon : d et ca dt n alo le ytèe (II.7 devent dt dd dd dt dt dd dd dt dt d d q q dt dt d d q q dt dt A pat du ytèe (II.8 le ytèe (II.5 devent : dd d v d d e q d. q dt dt d q v q q e d d. d dt dd d v d d d. q ( e q dt dt d q v q q d. d ( e d dt d ( d d dt ( ( ( q q ( ( d J C e C K dt f Ce ( ( q q Avec (II.8 (II.9 5

63 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole II.6.. Statége de coande Pou la éalaton de la coande vectoelle, l exte deux éthode : la éthode decte et la éthode ndecte. e poblèe pncpal qu e poe dan cette éalaton et la détenaton péce et en peanence de la poton et du odule du flux [4]. II.6... Méthode ndecte Cette appoche conte à ne pa utle l apltude du flux otoque a euleent a poton [4] [4]. Elle élne le beon d un capteu ou d un etateu ou d un obevateu de flux, a nécete l utlaton d un capteu de vtee. a phae du flux et alo détenée en utlant un odèle athéatque qu peut ête ntégé dan la tuctue de coande. II.6... Méthode decte Cette éthode nécete une bonne connaance du odule du flux et de a phae, et celle-c dot ête véfée quel que ot le ége tantoe effectué, l faut donc pocéde à une ée de eue au en du poceu. Afn d accéde au flux otoque, deux pocédé ont utlé [43] : a eue du flux dan l entefe de la achne à l ade de capteu, leu nconvénent pncpaux éde dan le fat que ce capteu du flux ont tè fagle et enble aux vaaton de tepéatue. etaton de flux à l ade de odèle athéatque. e pncpe de cette éthode conte à ete la poton du flux en e baant u le équaton qu égent le fonctonneent de la achne aynchone avec la coande vectoelle. II.7. Découplage pa copenaton objectf et, dan la eue du poble, de lte l effet d une entée à une eule ote. Nou pouon alo odéle le poceu ou la foe d un eneble de ytèe onovaable évoluant en paallèle. e coande ont alo non nteactve. Dfféente technque extent : découplage utlant un égulateu, découplage pa etou d état, découplage pa copenaton. Nou péenteon ce dene type de découplage [44][45]. Défnon quate nouvelle vaable de coande 5 v v d q v d v telle que : q

64 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole v v v v * d vd ed * q vq eq * d vd ed * q vq eq (II. Avec : e d d q d. e q d d d. d e d d. q ( d e q d. d ( d q d q (II. e tenon v * d, * * v d, q * q v et v ont alo econttuée à pat de tenon v, v, v et v. q Nou défnon an un nouveau ytèe pou lequel : d q d e d v d + - e d v d Flux v d v q + - e q - + v d v q Machne double étole + Coande vectoelle v q e q - + v q Couple Nou défnon an un nouveau ytèe pou lequel e acton u le axe d et q ont découplée Fgue.II.6. Reconttuton de tenon v d, v d, v q et v q 53

65 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole v v v v d q d q * q * d * q dd dt * dq dt * dd dt * dq dt * d * (II. v d v q v d v q ( ( ( (. S. S. S. S * d * q * d * q Fgue.II.7. Coande découplé expeon de d, q, d et q v v v v d q d q. S. S. S. S.... * d * q * d * q (II.3 e deux enouleent tatoque ont dentque, donc le puance foune pa le deux ytèe d enouleent ont égale d où : * d * q Donc : * d * q * d * q 54

66 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole * d * q * d * q * d * q T S * C * * e Avec : S = d dt et T II.8. Coande à oentaton du flux otoque e chéa bloc de coande vectoelle decte avec oentaton du flux otoque et epéenté pa la fgue.ii.8 * * C * e q + - C *. * q + - C q v q + + * v q * v a * q q + - C q v q e q ++ - * v d Pak - * v b * v c q e q * * * v d d d + - C + C - d d e d * d v d + - C d + + * v q * v d Pak - * v a * v b * v c d e d gl + + Fgue. II.8. Schéa bloc de la coande vectoelle 55

67 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole II.8..Calcul de égulateu Nou avon vu que le découplage ente le axe d et q nou peet d étude épaéent le boucle de égulaton du flux et du couple. e calcul de égulateu et effectué à l ade du pncpe d poton de pôle [36] [4][46][47]. II.8...Réglage en cacade du flux otoque Réglage de la boucle ntene de couant d et d D apè le ytèe (II.3, On a v v S d S d d d Donc : d (II.4 d S (II.5 d S v S vd S e boucle de égulaton de couant d et d ont epéenté pa la fgue (Fg.II.9 * d d v d + C - d. S * d d v d + - C d. S Fgue.II.9. Schéa fonctonnel de égulateu de couant d et d expeon athéatque du égulateu PI du coecteu Cd et Cd uvante : k C k d d pd S k C k d d pd S On a donc : ont donné pa le elaton 56

68 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole k * v d d k pd d d S k * v d d k pd d d S (II.6 e foncton de tanfet en boucle feée ont : d * d d * d S S k k k k pd pd S k pd S k pd d k. S d d k S d e polynôe caactétque pou le boucle de égulaton ont : P P S S S S k k pd pd k. S d kd. S (II.7 (II.8 En poant pou chaque polynôe caactétque en boucle feée deux pôle coplexe conjugué S c(, on aua : p ( S S..., j p( S S c c S c... (II.9 c S Pa dentfcaton tee à tee de équaton, on aua : k k k k pd d pd d c c c c (II.3 57

69 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole 58 Réglage de la boucle extene du flux Afn d aue un bon contôle du couple, l faut anten le flux contant lo de changeent de congne de vtee, an que lo de applcaton de la chage petubatce. D apè le ytèe (II.6, on a : d S T (II.3 e chéa-bloc de la égulaton du flux et le uvant: a foncton de tanfet ouvete et: S T S k k S T C S S p ( ( (II.3 a foncton de tanfet en boucle feée et : p p T k S k T S T k S k S S ( ( * (II.33 equaton caactetque en boucle feée et donnée pa: p T k S k T S S P (II.34 En poant au polynôe caactétque en boucle feée deux pôle coplexe conjugué (, j S, on aua : ( S S S P (II.35 Fgue.II.. Schéa fonctonnel de égulaton du flux C d * + - S T

70 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole Pa dentfcaton, on touve : k k p T. T (II.36 II.8...Réglage en cacade de la vtee Réglage de boucle ntene de couant q et q e êe calcul ont effectué pou denonne le égulateu de couant q et q pou le denonneent de égulateu de couant det d. S on poe la êe dynaque en boucle feée, le coeffcent kqet k pq eont dentque à ceux de égulateu de couant det d. Réglage de la boucle extene de la vtee Boucle de la égulaton de vtee e égulateu de vtee peet de détene le couple de éféence afn de anten la vtee coepondante. Pou que la cacade ot jutfée, l faut que la boucle ntene ot plu apde pa appot à celle de la vtee. D apè l équaton écanque de la achne aynchone à double étole, on a : que Cef J. S k f Ce C J. S k f (II.37 a chaîne de égulaton de vtee peut ête epéentée pa le chéa fonctonnel uvant (Fgue. II. : expeon athéatque du égulateu PI du coecteu C k k S p C et donnée pa la elaton uvante : 59

71 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole * C C C ef Régulateu C e + - de vtee J S k f Coande Poceu Fgue.II..Schéa fonctonnel de égulaton de la vtee a foncton de tanfet en boucle feée, calculée à pat du chéa pécèdent, et donnée pa : * k p S k J (II.38 PS équaton du polynôe caactétque en boucle feée PSet : k f k p k PS S S (II.39 J J En poant au polynôe caactétque en boucle feée deux pôle coplexe conjugué : S v (, on aua :, j P( S S vs v (II.4 Pa dentfcaton, on touve : k k p J v J k v f (II.4 II.9. Réultat de ulaton e ulaton péentée dan cette pate ont éalée u une achne aynchone à double étole alentée pa deux conveteu atcel dentque coandé pa la tatége de odulaton de ventun. a achne coandée vectoelleent pa oentaton du flux otoque, et e en évdence pa ulaton nuéque ou envonneent MATAB/ SIMUINK. 6

72 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole e fgue uvante ontent le pefoance de églage lo d un déaage à vde pou une congne de éféence Ωef=88ad/, uv de l applcaton de la chage C = 4N. ente l ntevalle de tep t = [.5,.5], pu à l nveon de la congne de vtee à t = 3. Un couple étant de -4N. et ntodut à pat de t = 5. e épone obtenue ont: évoluton de vtee de otaton. évoluton du couple développé pa la achne aynchone à double étole. évoluton de couant tatoque dect et en quadatue. évoluton de flux otoque dect et en quadatue. e pôle cho pou chaque boucle de égulaton ont donné pa le tableau uvant : Boucle de égulaton Pôle Couant j Flux 5 j5 Vtee 3. j3. II.9.. Intepétaton 'allue de la vtee ut pafateent a éféence qu et attente apdeent an dépaeent avec une pette petubaton loque on applque un couple étant a t =.5 et on élnaton a t =.5. e tep de épone et envon. 'effet de la petubaton et apdeent élné et que le couple électoagnétque e table à la valeu du couple de chage 4 N., une éacton négatve et obevée lo de l'nveon du en de otaton et pu le couple ejont on tajectoe de éféence. e égulateu ejette le petubaton de chage apè un tep de.5 avec un une chute axale de vtee de %. e deux flux otoque d axe d et q uvent le valeu poée en ége totaleent établ et ndépendaent de la chage applquée, on dt que le découplage et pafat. e couant de la peèe étole a a une valeu cête de 5A en ége tantoe ; en péence de la chage, le couant attent une valeu cête de 5.6A, la valeu cête a vde et de.6a, l péente de haonque 6

73 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole Ce éultat ontent que le églage avec le égulateu PI donne de épone atfaante pa appot à la gandeu de petubaton. II.9.. Robutee v-à-v de la vaaton paaétque a obutee et une popété potante de égulateu, au donnon une défnton de celle-c : Un égulateu et dt obute le ytèe en boucle feé pou lequel l a été conçu et table, non euleent pou ce ytèe, a égaleent pou un ytèe légèeent dfféent du ytèe nonal II.9... Pefoance v-à-v de la vaaton de la étance otoque Dan le but de tete la obutee de la coande pa le égulateu PI, nou avon égaleent étudé l nfluence de la vaaton de la étance otoque u le découplage ente le flux et le couple. Pou cela nou avon ulé le ytèe pou une augentaton de % de la étance otoque (R ntodute à t =.5, avec l applcaton de la chage C = 4N. à pat de t =, D'apè ce éultat (fgue. II.3, on eaque de façon clae qu'aucune nfluence n'appaat pendant la vaaton de la étance otoque en fonctonneent à vde [,.5], pa conte en fonctonneent en chage, e copoante du flux otoque pende de valeu upéeue u leu valeu poée (wb,wb, Ce qu et aquant dan ce coube, c et que la vaaton de la étance otoque a un pact néfate u la coande vectoelle à flux otoque oenté, ca le découplage n'et plu antenu, et le pncpe êe de coande et détéoé, l'eeu tatque de la copoante du flux otoque pete ( φ q, 6

74 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole w w-ef t( t( t( t( t( Fgue II. ulaton de la coande vectoelle de MASDE t(

75 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole t( t( t( t( Fgue. II.3 Pefoance de la MASDE v-à-v de la vaaton de la étance otoque II.9...Robutee v-à-v de la vaaton du oent d'nete a ulaton donnée pa le fgue (II.4, II.5 onte la obutee du égulateu dan le ca de la vaaton du oent d nete. e éultat de ulaton ontent que l augentaton de J juqu'à % a pou effet d augentaton en êe tep le tep de pc (dépaeent. a valeu du tep de pc et envon.7 et la valeu du dépaeent pae de 35%. e tep de épone deven.. a dnuton de l nete et accopagnée pa une dnuton du pc du couple qu devent 4 N.. Et pou le allue de copoante du flux otoque, peque aucun changeent n appaaît. 64

76 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole t( t( Fgue. II.4. Réglage de vtee pa PI contôleu pou une vaaton de J de +5%, avec applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t = t( t( Fgue. II.5. Réglage de vtee pa PI contôleu pou une vaaton de J de -5%, avec applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 65

77 Chapte II Modélaton et coande vectoelle de la achne aynchone double étole II.. Concluon Dan ce chapte, nou avon péenté la coande vectoelle decte de la achne aynchone à double étole (coande de vtee. Nou contaton que cette coande nou peet non euleent de plfe le odèle de la achne a au de découple la égulaton du couple et celle du flux. On eaque que le gandeu électque uvent ben leu éféence. Nou contaton que le églage avec le égulateu PI donne de éultat atfaant pa appot à la gandeu de petubaton, a l péentent de dépaeent pa appot à la gandeu de congne, dû au changeent buque de cette denèe. Nou contaton au que dan le ége tantoe de la achne aynchone à double étole (le déaage ou l nveon de vtee de otaton, l y a appaton de pque de couant tè gênant pou le bon fonctonneent de la achne. Donc l faut ajoute un égulateu d état équpé d un lteu de couant. 'étude de l'nfluence de la vaaton u le paaète otoque nou a pe de jutfe la non obutee de la coande vectoelle v-à-v de vaaton de paaète de la achne. Afn d'aéloe encoe le pefoance de la achne aynchone double tato, la coande pa l ntellgence atfcelle ea ntodute aux pochan chapte coe une éventuelle oluton à cet nconvénent. 66

78 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE III.. Intoducton e égulateu le plu utlé dan le applcaton ndutelle ont le coecteu de type PID ca l poèdent de tuctue ple et de bonne pefoance dan cetane condton. Dan la lttéatue le coecteu PID peuvent ête dvé en deux pate,dan la peèe pate le paaète du contôleu ont fxé duant l opéaton du contôle.ce paaète ont cho d une façon optale pa de éthode connue telle que l poton de pôle,zegle et Nchol.ce coecteu ont ple a leu nconvénent et qu l ont lnéae et ne peuvent contôle le ytèe ayant de changeent de paaète et une gande non lnéaté.dan la econde pate le contôleu ont une tuctue dentque aux coecteu PID avec une adaptaton en tep éel de leu paaète. Ce égulateu ont dt égulateu PID adaptatf. Yougho ee [48] péente un bef htoque u le dfféente éthode de calcule de coeffcent (gan K P, K I et K D. Il a au popoé une nouvelle éthode de calcul baée u le développeent en ée de Mc aun. En conéquence, beaucoup de technque du églage de paaète baée u dfféente appoche : Pocédé epque, tel que éthode Zegle-Nchol [49]. Méthode analytque, pa exeple, le leu géoétque de acne. De éthode d optaton, tel que Can-Cone ou éthode opez [5]. Ce technque peettent d obten le coeffcent (gan de dfféente acton en e baant u la naton d un ctèe de pefoance déée (IAE, ITAE. a logque floue et tè populae dan la coande de ytèe puqu elle offe de pefoance netteent upéeue aux éthode claque de coande. Pou le entaîneent de achne électque, la logque floue encht beaucoup le oluton pou l entaîneent an capteu, l ndentfcaton, et la coande adaptatve. Dan le péent chapte nou popoon un écane d adaptaton (upeveu de gan du PI, peettant d'enacne le égulateu claque, en ntoduant un cetan degé d ntellgence dan la tatége de égulaton. En effet, cette appoche aocant le égulateu PI et le upeveu copoé de ègle floue, offe la poblté d utle la pécon athéatque de l algothe du PI avec l adaptablté, la ouplee et la plcté du foale lngutque flou. 68

79 Degé d appatenance (µ Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE III.. Noton fondaentale de la logque floue III... Pncpe et défnton a logque floue epoe u la théoe de eneble flou développée pa [5]. A coté d un foale athéatque fot développé, nou péféon abode la péentaton de anèe ntutve. e noton de tepéatue oyenne ou de couant fable ont elatveent dffcle à pécfe d une anèe péce. On peut fxe de eul et condée que l on attbue tel ou tel qualfcatf en foncton de la valeu de la vaable pa appot à ce eul. Cec ne peut expe qu un av tè tanché du qualfcatf «tepéatue fode» pa exeple. apect «vague» de ce qualfcatf n et pa epéenté, fgue III.. On peut défn le degé d appatenance de la vaable tepéatue à l eneble «fod» coe le «degé de vété» de la popoton «la tepéatue et fode». En logque booléenne, le degé d appatenance ( ne peut pende que deux valeu ( ou. a tepéatue peut ête : Fode : Tède : Chaude : fode fode fode T, T, T tède chaude T, T, T tède chaude T, T, T tède chaude Elle ne peut pa pende deux qualfcatf à la fo. Fode Tède Chaude En logque floue, le degé d appatenance devent une foncton qu peut pende une valeu éelle cope ente et nclu. Pa exeple, Tepéatue ( F Fg. III. : Exeple d eneble condéé en logque booléenne tède T peet de quantfe le fat que la tepéatue 69

80 Degé d appatenance (µ Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE pue ête condéée coe tède. Dan ce ca, la tepéatue peut ête condéée, à la fo, coe fode avec un degé d appatenance de. et coe tède avec un degé d appatenance de.8, fgue III...8, 45., 45 fode 45 tède chaude.8 Fode Tède Chaude Pou la vaable floue x, on défne un eneble flou A u un unve de dcou X pa une foncton degé d appatenance : Tepéatue ( F Fgue III. : Exeple d eneble condéé en logque floue µ A : X [,] x ( x unve de dcou et l eneble de valeu éelle que peut pende la vaable floue x et A(x et le degé d appatenance de l éléent x à l eneble flou A, fgue III.3. Plu généaleent, le doane de défnton de A(x peut ête édut à un ou-eneble de X, [5]. On peut an avo plueu foncton d appatenance, chacune caactéant un ou-eneble flou. C et pa l aocaton de tou le ou-eneble flou de l unve de dcou, que l on obtent l eneble flou A. A (x Unve de dcou Fgue III.3 : Repéentaton d un eneble flou pa a foncton d appatenance 7 x

81 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE Dan note exeple, la vaable floue et la tepéatue, l unve de dcou et l eneble de éel de l ntevalle [ 7], fgue III.4. On attbue à ce vaable to ou-eneble flou : fode, tède et chaude. Chacun et caactéé pa a foncton degé d appatenance : fode T, T, T. tède chaude (T Tède T ( F Tepéatue ( F Fg. III.4 : Ca de l eneble flou «tède» de la vaable tepéatue Il exte dfféente foe de foncton d appatenance [5]. e plu ouvent on utle de foe tapézoïdale ou tangulae pou de aon de plcté. Ce deux foe ont uffante pou délte de eneble flou. III... e opéateu de eneble flou Coe dan la théoe de eneble claque, on défnt l nteecton, l unon de eneble flou an que le copléentae d un eneble flou [53]. Ce elaton ont tadute pa le opéateu «et», «ou» et «non». a fgue III.5 epéente la éalaton de opéateu et, ou et non de eneble flou A et B utlant de foncton d appatenance tangulae et ont copaé aux opéateu booléen coepondant. Sot A(x, B (x le degé d appatenance de l éléent x dan l unve de dcou X (dénoé pa x X. 7

82 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE III... Opéateu OU opéateu OU coepond à l unon de deux eneble flou A et B défn dan l unve de dcou X. unon ( donnée pa : A B et au un eneble flou de X, avec une foncton d appatenance A B ( x ax( A( x, B ( x (III. = ( x ( x A B Où le ybole et l opéateu axu. Il et équvalent à la logque booléenne OR. III... Opéateu ET opéateu ET coepond à l nteecton de deux eneble flou A et B défn dan l unve de dcou X. nteecton ( d appatenance donnée pa : A B et au un eneble flou de X, avec une foncton A B( x n( A( x, B( x (III. = x ( x A( B Où le ybole et l opéateu nu. IV...3. Opéateu NON e copléent d un eneble flou A dan un unve de dcou X et dénoé A et a la foncton d appatenance uvante : ( A A x ( x (III.3 Il et équvalent à la logque booléenne NOT. Dan la logque floue, on peut défn d aute opéateu tel que : a foncton athétque «Soe» : A B ( x A( x B ( x (III.4 a foncton athétque «Podut» : A B ( x ( A( x. B ( x (III.5 7

83 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE A ( x, ( x B A B A B x A B (x Unon OR x A B (x Inteecton AND x A (x Négaton (A NOT (A x (a (b Fgue III.5 : Opéateu logque de (a Eneble flou (b Eneble booléenne 73

84 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE III.3. Inféence III.3.. Intoducton a tatége de églage dépend eentelleent de nféence adoptée. Elle le le vaable d entée (x, y à la vaable de ote z, toute expée en vaable lngutque (apè fuzzfcaton. Il agt ouvent d nféence avec plueu ègle qu peuvent ête actvée en êe tep. Ce ègle dovent ten copte du copoteent du ytèe à égle, an que de but du églage envagé. expéence et le connaance pofeonnelle jouent donc un ôle potant pou la détenaton de ègle. Pou la péentaton de dfféente poblté d expe le nféence, on chot un exeple de ytèe à égle avec deux vaable floue x et y qu foent le vaable d entée de l nféence, et une vaable de ote z expée elle au coe vaable floue. e ègle d nféence peuvent ête décte de plueu façon [54]. a. ngutqueent On at que pou le églage pa logque floue, l agt ouvent d nféence avec plueu ègle. Chaque ègle et de la foe S condton Alo acton (concluon. a decpton lngutque de nféence peut ête écte coe ut : S (x et négatf gand ET y et envon zéo Alo (z et négatf gand, OU S (x et négatf oyen ET y et potf oyen Alo (z et envon zéo a condton d une ègle peut au conten de opéateu OU et NON, et le ègle ont détenée elon la tatége de églage adoptée. b. Sybolqueent Il agt en fat d une decpton lngutque où l on eplace la dégnaton de eneble flou pa de abévaton. S (x NG ET y EZ Alo z := NG, OU S (x NM ET y PM Alo z := EZ, an de ute. 74

85 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE c. Pa atce d nféence Elle aeble toute le ègle d nféence ou foe de tableau. Dan le ca d un tableau à deux denon, le entée du tableau III. epéentent le eneble flou de vaable d entée (x et y. nteecton d une colonne et d une lgne donne l eneble flou de la vaable de ote (z défne pa la ègle. Il y a autant de cae que de ègle. Tableau III. : Matce d nféence coplète. y z x NG NM EZ PM PG NG NG NG NG NP EZ EZ NG NM EZ PM PG PG EZ PP PG PG PG S toute le cae de la atce ont eple, on pale alo de ègle d nféence coplète. Dan le ca contae on pale de ègle d nféence ncoplète. Il agt antenant de défn le degé d appatenance de la vaable de ote à e oueneble flou. Nou allon péente le éthode d nféence qu peettent d y ave. Ce éthode e dfféencent eentelleent pa la anèe dont vont ête éalée le opéateu ET et OU utlé dan le ègle d nféence. Nou péenton le to éthode le plu uuelle ; Max-Mn, Max-Podut et Soe-Podut, [5]. III.3.. Méthode d nféence Max-Mn Cette éthode éale l opéateu ET pa la foncton Mn, la concluon AORS de chaque ègle pa la foncton Mn et la laon ente toute le ègle (opéateu OU pa la foncton Max. a dénonaton de cette éthode, dte Max-Mn ou «plcaton de Madan», et due à la façon de éale le opéateu AORS et OU de l nféence. 75

86 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE Afn de ette en évdence le tateent nuéque de cette éthode, on fea appel à deux vaable d entée (x, y et une vaable de ote z qu ont epéentée pa de foncton d appatenance ou foe tangle, fgue III.6. ET AORS (x (y (z NP Mn EZ Mn PP.8 Règle (.6 PP -6 6 x -6 6 y -6 6 z ET AORS (x EZ Mn (y EZ Mn (z EZ Règle (.4.6 EZ -6 6 x -6 6 y -6 6 z ET AORS (x EZ Mn ( y PP. Mn (z NP Règle (3.4 NP -6 6 x -6 6 y -6 6 z X= -.5 y=.5 (z e (z OU Max -6 6 Fg. III.6 : Méthode d nféence Max-Mn (Madan z 76

87 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE To ègle ont pe en condéaton pou llute cette éthode (Max-Mn et qu ont donnée pa la foe généale : Règle (: SI x et négatf pett (NP ET y et envon zéo (EZ AORS z et potf pett (PP Règle (: SI x et envon zéo (EZ ET y et envon zéo (EZ AORS z et envon zéo (EZ Règle (3: SI x et envon zéo (EZ ET y et potf pett (PP AORS z et négatf pett (NP Où NP, EZ et PP ont de ou-eneble flou. Fgue IV.6 explque l nféence floue du ytèe avec la éthode Madan pou de entée x.5 et y. 5. Reaque que toute le ègle ont un opéateu ET. Dan cette fgue, la condton (x NP ET y EZ de la peèe ègle donne pou x. 5 et y.5 le degé d appatenance ( x. 8 et ( y. 6, ce qu plque que la condton NP pend le degé d appatenance.6 (nu de deux valeu à caue de l opéateu ET. x ( y (III.6 NP ( EZ EZ Où opéateu nu et (x, (y ont de foncton d appatenance de x et y, NP EZ epectveent. On obtent an une «foncton d appatenance patelle» (, coe ndquée à la fgue PP ' z pécédente (III.6. De anèe lae, on peut éce pou le deux ègle et 3 : x ( y (III.7 EZ ( EZ x ( y.4..4 (III.8 EZ ( PP 77

88 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE e foncton d appatenance patelle coepondante ont EZ et NP, epectveent, coe ndquée à la fgue III.6. a foncton d appatenance éultante de ote coepond au axu de to foncton d appatenance patelle puque le ègle ont lée pa l opéateu OU, e ( ' z ' ( z ' ( z ( z (III.9 PP EZ NP qu et ontée en ba à dote de la fgue III.6. a défuzzfcaton (Z qu et à tanfoe la valeu floue en une valeu ben détenée ea dcutée ultéeueent. III.3.3. Méthode d nféence Max-Podut a dfféence pa appot à la éthode pécédente éde dan la anèe de éale la concluon AORS. Dan ce ca, on utle le podut coe lluté pa la fgue III.7. On eaque que le foncton d appatenance patelle ont la êe foe que la foncton d appatenance dont elle ont ue ultplée pa un facteu d échelle vetcal qu coepond au degé d appatenance obtenu à tave l opéateu «ET». On l appelle égaleent «plcaton de aen». Cette éthode éale, au nveau de la condton, l opéateu ET pa la foaton du nu. Pa conte, la concluon dan chaque ègle, ntodute pa AORS, qu le le facteu d appatenance de la condton avec la foncton d appatenance de la vaable de ote z, et éalée pa la foaton du podut. opéateu OU qu le le dfféente ègle et éalé pa la foaton du axu. An, la peèe condton de la peèe ègle pend le degé d appatenance.6 nu de deux valeu à caue de l opéateu ET. a foncton d appatenance patelle ( pou la vaable de ote et ultplée pa ce facteu (à caue du podut lé à AORS. Cette foncton d appatenance a une valeu axale égale.6, fgue III.7. De anèe lae, le deux ègle et 3 donnent de foncton d appatenance patelle EZ et NP epectveent avec une valeu axale de.4 coe ndquée à la fgue III.7. a foncton d appatenance éultante de ote et donnée pa l équaton III.9 qu coepond au axu de to foncton d appatenance patelle puque le ègle ont lée pa l opéateu OU. a uface de ote an obtenue et un peu dfféente de celle de la éthode Madan, et la valeu phyque (Z apè défuzzfcaton le ea égaleent. 78 PP ' z

89 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE ET AORS (x NP.8 Mn (y EZ Poduct (z PP Règle (.6 PP -6 6 x -6 6 y -6 6 z ET AORS (x EZ Mn (y EZ Poduct (z EZ Règle (.4.6 EZ -6 6 x -6 6 y -6 6 z ET AORS (x EZ Mn ( y Poduct PP. (z NP Règle (3.4 NP -6 6 x -6 6 y -6 6 z X= -.5 y=.5 (z e (z OU Max -6 6 z Fgue III.7 : Méthode d nféence Max-Podut (aen 79

90 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE III.3.4. Méthode d nféence oe-podut Dan ce ca, l opéateu ET et éalé pa le podut, de êe que la concluon AORS. Cependant l opéateu OU et éalé pa la valeu oyenne de degé d appatenance ntevenant dan l nféence. D aute éthode ont été élaboée, ayant chacune une vaante pécfque. Néanon, la éthode Max-Mn et de lon la plu utlée à caue de a plcté. III.4. Défuzzfcaton III.4.. Intoducton e éthode d nféence founent une foncton d appatenance éultante (z pou la vaable de ote z, l agt donc d une nfoaton floue. Pa cette étape, e fat alo le etou aux gandeu de ote éelle. Il agt à cet effet, de calcule à pat de degé d appatenance à tou le eneble flou de la vaable de ote, l abce qu coepond à la valeu de cette ote. Cette tanfoaton et appelée défuzzfcaton. Plueu tatége de défuzzfcaton extent, le plu utlée ont : e Méthode du cente de gavté Méthode de hauteu pondéée Méthode de la oyenne de axu III.4.. Défuzzfcaton pa cente de gavté a éthode de défuzzfcaton la plu utlée et celle de la détenaton du cente de gavté de la foncton d appatenance éultante (z [55]. e abce du cente de gavté de la foncton d appatenance éultante (z et donnée pa la elaton généale uvante : e 8

91 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE z n z n Avec e ( z e ( z z : éléent de la bae de z (=..n. e ( (III. Cette éthode de défuzzfcaton exge un tep de calcul aez potant, utout pou l exécuton en tep éel. Il appaaît que plu la foncton d appatenance éultante et coplquée, plu le poceu de défuzzfcaton devent long et coûteux. Un exeple et donné pou llute l applcaton de cette foule, fgue III.8. /3 /3 /3 /3 /3 /3 / Z Fgue III.8 : Défuzzfcaton de la ote utlant deux ègle z (III Note que la contbuton de deux ègle ou plu donne de uface qu e upepoent, la uface upepoée et coptée euleent une fo, fgue III.8. 8

92 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE III.4.3. Défuzzfcaton pa la éthode de hauteu pondéée a éthode de hauteu pondéée n et en d aute qu un ca patcule de celle du cente de gavté plfée, en condéant unqueent le leu de la bae de chaque foncton d appatenance contbuée. abce du cente de gavté z e calcule alo à l ade de la elaton : z n z n Où : e ( z e ( z z : Mleu de la bae de la foncton d appatenance patelle. (III. Pa exeple de la fgue III.8, z et calculé coe ut : z (III Ce qu et légèeent on que la valeu 3.7 obtenue pa la éthode du cente de gavté. III.4.4. Défuzzfcaton pa la éthode de oyenne de axu a éthode de hauteu pondéée et davantage plfée dan la éthode de oyenne de axu. Elle pend le leu de la bae. S l y a plueu axu, z pend la valeu oyenne de leux de bae de foncton d appatenance patelle axale. a foule et donnée pa : M z z (III.4 M 8

93 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE M et le nobe de axu, z et le leu de la bae de la foncton d appatenance axale. Donc, de la fgue III.8, z = 3. III.5. Réglage pa la logque floue En coande floue, l objectf et contue une lo de coande à pat d une decpton lngutque du copoteent du ytèe pa une bae de ègle floue. An la tuctue généale d un ytèe de coande lngutque flou peut ête péentée ou la foe uvante [55][56][57]: BASE DE CONNAISSANCES INTERFACE DE FUZZIFICATION INTERFACE DE DÉFUZZIFICATION OGIQUE DE PRISE DE DECISION (INFERENCE RÉGUATEUR FOU PROCESSUS Fgue III.9 : Schéa ynoptque généal d un contôleu flou Où : nteface de fuzzfcaton : conte à tanfoe le enté en vaable floue (lngutque avec la défnton de foncton d appatenance. a bae de connaance : une bae de donnée dont laquelle e touve le défnton néceae utlée pou défn le ègle de contôle lngutque et la anpulaton de donnée floue dan le égulateu. a logque de pe de décon : c et le noyau du égulateu, elle et capable de ule la pe de décon de l ête huan. 83

94 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE nteface de défuzzfcaton : leu ôle et de convet le vaable de l acton de coande floue en vaable de coande éelle. III.6.Coande de vtee de la MASDE pa logque floue e chéa de pncpe de cette technque et lluté dan Fgue. III.,.e contôleu floue ègle le paaète du PI et lu génèe de nouveaux paaète.afn qu l adapte à toute le condton de fonctonneent, en e baent u l eeu et a dévée [58][59][6]. d dt FC En PI contol Poceu So Fgue. III.. Pncpe d adaptaton du PI pa la logque floue e entée du upeveu ont l eeu de ote et a vaaton. e adaptaton fate u le gan du PI vent à coge au fu et à eue l évoluton du ytèe en agant u la lo de égulaton. eeu ntantanée et à ag u le églage du égulateu à l ntant d échantllonnage uvant. o du fonctonneent en lgne du égulateu, une atce floue peet d adapte le gan de façon à opte le caactétque de la épone tepoelle. Une bae de ègle et à établ une unque table de décon en foncton de la valeu e et de. e changeent u le deux paaète du PI ont calculé en ultplant un éléent de la table pa le paaète du égulateu qu ont détené pa une éthode analytque. e paaète du contôleu PI utlé ont p noalé dan l ntevalle [, ], en utlant le tanfoaton lnéae uvante : K p (K K K (K K p pn n /(K /(K pax ax K K pn n (III.4 84

95 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE e nobe de eneble flou a été fxé à 6, c et pou epecte la contante du tep de tateent -GN : gand négatf. - PP : pett potf. -MN: oyen négatf. -MP : oyen potf. - Z : zéo. -GP : gand potf e ou-eneble flou de vaable de ote ont défn coe ut : -G : Gand. - P : Pett. Pou pouvo détene le contenu de la bae de ègle, l et néceae de appuye u de condéaton concenant le len ente l évoluton de paaète du PI et le pefoance déée [6]: e gan ntégal K et augenté, pou aéloe le tep de ontée pendant le ége tantoe ; K et dnué dè que la congne dépae la zone toléée afn de ne le dépaeent. e gan popotonnel K p et augenté, pou édue le tep de ontée, a cette acton augente le ocllaton. e bae de ègle pou calcule le paaète de k p et k ont epéentée aux tableaux III. et III.3 epectveent TABEAU III.. BASE DE REGES POUR A SORTIE k'p e eδ NB NM NS ZE PS PM PB NB B B B B B B B NM B B B B B B S NS S S B B B S S ZE S S S B S S S PS S S B B B S S PM S B B B B B S PB B B B B B B B 85

96 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE TABEAU. III.3 BASE DE REGES POUR A SORTIE k' e NB NM NS ZE PS PM PB Δe NB B B B B B B B NM B S S S S S B NS B B S S S B B ZE B B B S B B B PS B B S S S B B PM B S S S S S B PB B B B B B B B e foncton d appatenance de l eeu (e et de a vaaton (Δe ont choe dentque de foe tangulae et ont défne u l ntevalle, coe le onte la fgue III., e foncton d appatenance pou k'p, k', ont choe de foe ngleton u l ntevalle, (fgue III.. Fgue. III. Dtbuton de ou eneble flou elatf à e et Δe. 86

97 Degee of ebehp Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE P G K'p o K' Fgue. III. Foncton d appatenance pou k'p, k', Une fo le valeu k' p et k' obtenue le nouveaux paaète du égulateu PI ont calculé pa le équaton : k k p ( k ( k ax p ax k k n p n k k k p n k p n (III.5 III.7. Sulaton et ntepétaton de éultat Dan cette pate, nou allon détalle le éultat en ulaton, le odèle utlé et celu de la achne à nducton double tato coandée pa l oentaton de flux otoque epéentée pa la fgue.iii.3, où le égulateu PI et eplacé pa un aute PI à paaète adaptable. Pou llute le pefoance de églage pa logque floue, nou avon ulé un déaage à vde avec une nveon de en de la otaton à t = 3 de la congne ± 88 ad/. a chage et applquée en deux péode : ω ef = +88 ad/, la chage (C = 4 N et applquée à l ntant t =.5 et on élnaton à t =.5 ω ef = 88 ad/, la chage (C = 4 N et applquée à l ntant t = 5 87

98 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE Fgue.III.3 Schéa bloc de la coande pa la logque flou de la MASDE e fgue (III.4, III.5 ontent la foe de la vaaton de coeffcent d adaptaton. e upeveu epèe ben le zone où l adaptaton de gan et néceae. De êe, l adaptaton e fat ben coe pévue : augente le K, on et lon de la valeu de éféence pou édue le tep de épone et de le dnue on et pé de la valeu de éféence pou ne l eeu tatque. e paaète K p dot ête augenté, l évoluton de la épone du ytèe et lon de la valeu de éféence pou dnue le tep de épone et de le dnue on et pè de la valeu de éféence pou atténue le ocllaton de la épone. Pou le découplage ente le gandeu de coande e fgue c-deou epéentent l évoluton de quelque vaable fondaentale de la achne aynchone, à avo le copoante decte et en quadatue du couant et du flux otoque, le couple électoagnétque et la vtee. Au déaage et pendant le ége tantoe, la vtee augente peque lnéaeent en foncton de tep et elle ejont a valeu de éféence, an dépaeent, à t =.8. a égulaton de vtee et pafate et péente une tè bonne pefoance v-à-v la vaaton de la chage et utout lo de l'nveon du en de otaton coe la onte la fgue (III.6 ce qu confe la obutee de 88

99 k kp Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE la coande applquée, le tep de la e en vtee dnue pa appot à la PI claque. De êe pou le couple électoagnétque, le ondulaton de celu-c ont eaquableent dnuée. On eaque que ce denèe attent 55 N. au déaage et dépae 3N. lo de l nveon de en de otaton. e flux otoque elon (d,q péentent au déaage de pc pendant une facton de econde ocllant aux alentou de leu congne, enute l e tablent à t =.5 et pouuvent leu pacou elon leu éféence. e fgue ontent ben que la vaaton du couant nvee n nflue pa u le couant dect. Donc, ce deux gandeu ont pafateent découplée et cela gâce à la bonne oentaton de flux otoque tep( Fgue III.4 Foe d adaptaton de gan K p tep( Fgue. III.5 Foe d adaptaton de gan K 89

100 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE t( t( t( t( t( t( Fgue III.6 Réultat de ulaton lo d'un déaage à vde uv d'une applcaton de chage et nveon de en de otaton 9

101 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE III.8. Tet de obutee objectve de ce tete et de copae le pefoance du contôleu PI adaptatf lo de vaaton de paaète dut à la déve de e gandeu ou encoe à une auvae dentfcaton.dfféent tet ont été éalé avec applcaton d une vaaton paaétque de la achne et cec allant juqu à % pou le étance R, et % pou le oent d nete J. obevaton de éultat obtenu, nou autoe à fae le contaton uvante : l'pact de la vaaton de la étance otoque et ngnfant u la épone de la vtee (Fgue III.7, de plu l n'engende pa le dépaeent n d'eeu tatque, Nou pouvon au obeve (Fgue III.8 que la épone de vtee pou J= J+%J, n'écate pa beaucoup de la congne de vtee et de la "épone de éféence', êe loqu'une petubaton du couple de chage ave. obevaton de changeent de copoteent du contôleu PI adaptatf onte que ceux-c ne ont pa potant et que algé le vaaton, on copoteent en égulaton et en pouute ete tè eaquable. En effet l eeu de pouute ete tè fable et le petubaton ont ejetée tè apdeent. On peut donc affe que le contôleu PI adaptatf et obute t( t( Fgue III.7- Influence de la vaaton de la étance otoque(r=r+%r à pat de t=, déaage à vde uv de l applcaton d une chage(c=4n.à t= 9

102 Chapte III Réglage PI flou adaptatf de vtee d une MASDE t( t( Fgue. III.8- Influence de la vaaton du oent d nete (J=J+%J avec l applcaton d une chage (C=4N. à t= III.9. Concluon e éultat de ulaton, onte claeent l effcacté PI adapté pa appot au égulateu claque avec un tep de ontée tè apde, un excellent ejet de petubaton et face aux vaaton de congne ; cela explque que la pocédue du chox de gan du égulateu PI avec une adaptaton à l ade de la logque floue donne de bonne pefoance. Il en éulte an que la upevon ut noaleent la dynaque du ytèe. On peut donc affe, qu un contôleu flou peut avo un copoteent, en égulaton et en pouute, lae à celu d un contôleu de type PI. De plu, l et poble d aéloe a dynaque et a faculté à epoue le petubaton pa un chox adéquat de la patton de on unve de dcou et de la dtbuton de e foncton d appatenance. 9

103 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE IV.. Intoducton Gâce aux éultat théoque et patque obtenu au cou de denèe année, le éeaux de neuone ont devenu un outl de plu en plu utlé dan dve doane (ndute, banque, evce. Il deeuent toutefo un ujet d un gand ntéêt pou le checheu qu déent aéloe le pefoance de ce éeaux et étende leu chap d applcaton. a popété fondaentale de éeaux de neuone, l appoxaton unveelle paconeue, fat de ceux-c une epéentaton athéatque tè avantageue pou la odélaton tatque et dynaque non lnéae de poceu. 'utlaton de neuone goïdaux état ntaleent jutfée pa une analoge bologque,a celle-c et devenue caduque pou la concepton de ytèe de tateent de gnaux ou de odélaton de poceu. Il et donc légte d'exploe le poblté d'utlaton d'aute type de neuone. Cet effot de echeche d une altenatve aux éeaux de neuone "claque" et tout d abod dgé ve le éeaux de foncton adale, en patcule gauenne. Il ont notaent été en œuve en autoatque non lnéae : odélaton de poceu et coande [64]. e technque de contucton de ce éeaux aboutent généaleent à de odèle peu paconeux. En evanche, l poèdent de popété plu ntéeante que le éeaux de neuone pou la ynthèe de lo de coande table. IV. Théoe fondaentale de éeaux de neuone IV... e Pecepton Péenté ognelleent pa Roenblatt, en 958, le pecepton et la foe la plu ple de éeau de neuone, et peet de clafe coecteent de objet appatenant à deux clae lnéaeent épaable. Il conte en un eul neuone qu poède un eul an qu un vecteu de pod ynaptque ajutable, tout coe le odèle de neuone de McCulloch & Ptt (fgue.iv.. Sot un neuone k, on lu péente en entée le gnaux x, x... xp. Il ont epectveent ultplé pa de coeffcent, appelé pod ynaptque, wk, wk... wkp. On défnt alo le chap ndut local v k coe ut [65][66]: p vk wkj x j j Ce chap et addtonné d une contante, appelée ba, b k pu taté pa une foncton d actvaton ' pou donne la ote du neuone: (IV. y k ( v k b k (IV. 94

104 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE Fgue.IV.. Modèle non lnéae d un neuone a foncton d actvaton peut ête lnéae ou non, la fgue IV. llute le type le plu épandu. e chox de foncton à utle et nteent lé au poblèe à éoude. Fgue. IV. Foncton d actvaton uuelle 95

105 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE IV... Pecepton ultcouche a e en cacade de pecepton condut à ce qu on appelle le pecepton ultcouche (fgue IV.3. e pecepton eployé c dffèent cependant de celu de Roenblatt, pa le fat que la non-lnéaté utlée et à péent une foncton contnue, d allue goïdale pa exeple, et non plu la foncton de gne. oque le vecteu de caactétque d un objet et péenté à l entée du éeau, l et counqué à tou le neuone de la peèe couche. e ote de neuone de cette couche ont alo counquée aux neuone de la couche uvante, et an de ute. a denèe couche du éeau et appelée couche de ote, le aute étant dégnée ou le tee de couche cachée ca le valeu de ote de leu neuone ne ont pa acceble de l extéeu. Fgue IV.3 Exeple de MP à une couche cachée En généal, on utle une tuctue feedfowad à couche, avec chaque couche entèeent connectée à la uvante. On e lte à deux couche de pod en généal, et cela et uent pou que la falle de foncton ot un appoxateu unveel (en faant tende le nobe de neuone ve 96

106 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE l'nfn. En patque, on gagne à ajoute une toèe couche de pod loque le éeau coence à ête gand (3-5 neuone peut-ête. Et pafo, le algothe génétque devennent alo la elleue oluton. S l'on gade la étopopagaton, l et ecoandée d'ajoute une petubaton aléatoe aux odfcaton de pod [65][66][67] vk p wkj x j j (IV.3 Ou le x j ont le entée de la couche povenant de la couche j et le cette êe couche. e ote de chaque couche ont alo : w kj le pod aocé de yk ( vk bk (IV.4 Dan le cade de note étude, nou nou oe lté aux éeaux à couche. On notea toutefo qu l exte d aute type de éeaux, opté pou de tache patculèe. On ctea pa exeple le éeau de Hopfeld, éeau écuent totaleent connecté, qu de pat on apttude à convege ve de état table (appelé attacteu et ouvent utlé pou de tâche de éoe aocatve. IV..3. Appentage de éeaux de neuone a phae d appentage dépend beaucoup de la tuctue du éeau. Son but et de fxe le pod de connexon. Dan la ajoté de éeaux que nou allon étude c, l appentage ea dt upevé, ca on poe une entée fxe et l on cheche à écupée une ote connue. On effectue alo la odfcaton de pod pou etouve cette ote poée. Malgé tout l exte de éeaux à appentage non-upevé, coe pa exeple le cate topologque de Kohonen. Enfn, cetan éeaux aocent le deux type d appentage, c et le ca pa exeple du éeau de Boltzann. appentage conte en un entaîneent du éeau, on péente au éeau de entée et on lu deande de odfe a pondéaton de telle ote que l on etouve la ote coepondante. algothe conte dan un pee tep à popage ve l avant le entée juqu'à obten une entée calculée pa le éeau. a econde étape copae la ote calculée à la ote éelle connue. On odfe alo le pod de telle ote qu à la pochane téaton, l eeu coe ente la ote 97

107 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE calculée et connue ot née. Malgé tout, l ne faut pa ouble que l on a de couche cachée. On éto-popage alo l eeu coe ve l aèe juqu'à la couche d entée tout en odfant la pondéaton. On épète ce poceu u tou le exeple juqu'à tep que l on obtenne une eeu de ote condéée coe néglgeable [68]. Dan un cade plu généal, l appentage d un éeau de neuone et baé u la naton de l eeu ente la ote éelle de celu-c et une épone déée, qu elle ot donnée dan le ca upevé ou généée dan le ca non upevé. Cette naton et obtenue gâce à l applcaton d un algothe, le plu épandu étant l algothe de étopopagaton. IV..4. algothe de éto popagaton algothe de étopopagaton (backpopagaton a été développé en patcule pa Ruelhat et Paken et le Cun en 985. Dè cette découvete, nou avon la poblté de éale une foncton non lnéae d entée/ote u un éeau en décopoant cette foncton en une ute d étape lnéaeent épaable. Cet algothe epoe u la naton de l eeu quadatque ente le ote calculée (éelle et celle ouhatée (déée. e tee étopopagaton du gadent povent du fat que l eeu calculée en ote et tane en en nvee ve l entée. e gnal d eeu `a la ote du neuone k à l ntant d téaton n et : ek ( n dk ( n yk ( n (IV.5 Où y k et la ote à l ntant n du neuone k et d k la épone déée. On défnt alo l énege ntantanée de l eeu à l ntant n pa : ( n k ( n kce (IV.6 Où C et l eneble de neuone de la couche de ote du éeau. enege d eeu oyenne peut alo ête calculée : N oy ( n N n (IV.7 Pou ne ζ oy, on calcule on gadent pa appot à chaque pod w, pu on odfe le pod dan le en nvee du gadent 98

108 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE Celle-c peut ête ntepétée coe une foncton de coût qu tadut la pefoance de l appentage. En effet l objectf de l appentage et d ajute le paaète lbe du éeau, à avo pod ynaptque et ba, afn de ne η oy. algothe de étopopagaton et baé u une appoxaton lae à celle de l algothe de onde caé. En effet on ete que la coecton à applque aux pod ynaptque w kj de la couche et popotonnelle à la dévée patelle de l énege ntantanée pa appot au pod ynaptque : wkj ( n wkj (IV.8 η et le taux d appentage de l algothe de éto-popagaton. aocatvté de dévée patelle peet d obten la lo uvante : kj k k w ( n y ( n (IV.9 Ou et le gadent local de la couche et et défn pa : k ( n k ( n ek ( n k ( vk ( n (IV. v kj S et une couche de ote, l eeu e calcule decteent d apè la elaton.5. Snon on peut onte [69] que : e k ( n j ( n w jk ( n (IV. j applcaton de l algothe de étopopagaton pou l entaneent d un éeau de neuone et éuée dan le tableau IV.. a foncton d actvaton choe pou le couche cachée et généaleent la foncton goïde ou tangente hypebolque (vo fgue IV.. e foncton d actvaton de la couche de ote ont choe lnéae pou une tache de égeon Tableau IV. Algothe de étopopagaton. Intalaton du éeau Cho aléatoeent le pod ynaptque et le ba dan une dtbuton unfoe de oyenne nulle et de vaance telle que le chap ndut de neuone e touvent dan la pate non atuée de foncton d actvaton goïdale. 99

109 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE. Péente le entée x (n au éeau, calcule le ote coepondante et e (n d eeu de la couche de ote. le vecteu 3. a popagaton : calcule le chap ndut local de chaque neuone k de chaque couche : k vk ( n wkj ( n y j ( n j 4. a éto-popagaton : calcule le gadent locaux de chaque neuone k (n : ( n k ( n ek ( n k ( vk ( n et une couche de ote vkj k k n k ( vk ( n wkj ( n y j ( n j Pu e à jou de pod ynaptque : w ( n w ( n ( n y kj kj k j ( n Où η et le taux d appentage ( non 5. Itéaton de étape `a 4 juqu à avo enconté un ctèe d aête (pa exeple foncton coût ζnféeue à ε IV..5. Aéloaton de l algothe de étopopagaton e éthode d aéloaton de l algothe de étopopagaton ont baée u le développeent en ée de Taylo de la foncton coût : T ( w( n w( n ( w( n g ( n w ( n H( n w( n o( w (IV. oy oy T Où g(n et le gadent local et H(n la atce Heenne locale :

110 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE oy( w g( n w H ( n w oy ( n ww( n ww( n (IV.3 Afn d accélée la convegence d un MP on utle de l nfoaton de plu haut degé que celle foune pa le gadent local. appoxaton de Newton peet de calcule l optu de la foncton cout : w ( n H ( n g( n (IV.4 a convegence ve l optu e fat an en une eule étape. Cependant elle plque l extence de l nvee du Heen. D aute pat, êe l exte, le calcul de celu-c nécete beaucoup de éoe [68]. Une altenatve conte à appoxe le Heen plutôt que de le calcule. C et ce qu et fat dan l algothe de evenbeg-maquadt péenté c-apè. IV..6. algothe de evenbeg-maquadt Cette éthode et patculèeent atuceue ca elle 'adapte d'elle- êe à la foe de la foncton de coût. Elle effectue un copo ente la decton du gadent et la decton donnée pa la éthode de Newton. En effet, k et gand, on econnaît la éthode du gadent (dan ce ca la valeu du pa et donnée pa/ k et k et pett, la odfcaton de paaète coepond à celle de la éthode de Newton. e tableau IV. llute cet algothe. appentage d un éeau de neuone pa l algothe de evenbeg-maquadt et tè enble à l ntalaton de pod de neuone. Une auvae ntalaton du éeau peut condue à ce que l optu touvé ne ot qu un optu local. Dan le cade d un entaneent ho lgne, cette tuaton peut ête évtée pa l applcaton de la valdaton coée ente dfféent odèle ayant de paaète d ntalaton dfféent [68][69][7].

111 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE Tableau IV. Algothe de evenbeg-maquadt. Péente le entée x (n au éeau, calcule le ote coepondante et le vecteu d eeu e (n Calcule la foncton de coût: N ( n n( w k ek ( w. Calcule la atce jacobenne J n (w 3. Mette à jou le pod : T T wn wn Jn ( wn Jn( wn ni Jn ( wn n( wn N ( n 4. Calcule w e ( w n ( n k n k S n ( wn n ( wn alo n n, où v et une contante, pu etoune à l étape S n ( wn n ( wn alo n n, et etoune à l étape 3 pou ecalcule w n avec la nouvelle valeu de n 5. Itéaton de étape à 4 juqu à avo enconté un ctèe d aêt (pa exeple foncton coût nféeue à IV..7. e avantage du pecepton à une couche cachée Pa le nobeux odèle non lnéae, neuonaux ou non, qu peuvent ête utlé pou ete une elaton non lnéae, le pecepton à une couche cachée péente de caactétque ntéeante, que l on peut éue en quelque ot. C et un odèle bote noe non lnéae, à capacté d appoxaton unveelle, flexble et paconeux. Plueu tavaux ont onté que le pecepton à une couche cachée et un appoxateu unveel [7], c et-à-de qu l peut appoxe toute foncton non lnéae contnue, d un epace de denon fne dan un aute, avec une pécon abtaeent fxée. D aute odèle, tel que le odèle polynoaux, le ée tgonoétque, le développeent en ée de foncton othogonale, patagent cette popété. Ma, pou éue de façon un peu apde, le pecepton à une couche cachée, qu ont de développeent en ée de foncton paaétée, c et-à-de

112 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE plquant de paaète ajutable à ete, nécetent on de paaète que le développeent en ée de foncton fxe pou attende un êe degé d appoxaton [8]. En ce en, l ont paconeux. e px de l utlaton de foncton paaétée et l extence de nobeux na locaux dan la uface d eeu. De plu, ce odèle ont flexble : plu la elaton (non lnéae à odéle et coplexe, plu nobeux eont le neuone et le paaète dan le odèle neuonal coepondant. Cela gnfe que leu coplexté ntene peut ête facleent accue, an change la foe globale du odèle. Il appatennent à la clae généale de odèle non-paaétque qu ne font pa d hypothèe u la foe paaétque de la foncton à odéle. Il conttuent donc de outl de égeon flexble. IV. 3. Synthèe d une coande neuonale IV. 3.. a éthode decte a éthode la plu ple pou contue un ytèe de coande neuonal a pat d un odèle du ytèe dynaque coandé, dentfé ou foe d un éeau de neuone en boucle ouvet, et l nveon decte du odèle, le ytèe de coande et alo pleent l nvee du odèle du poceu. S ce odèle et non lnéae, on nvee l et généaleent : l peut donc ête conttué pa un éeau de neuone, dont l appentage et l utlaton ont chéaté u la fgue.iv.4 (a Etat eué CONTROEUR Sote (Optonnelle RN Modèle du poceu Sote du odèle - + Congne RN Coande u Appentage 3

113 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE (b Etat eué x Congne CONTROEUR RN Coande u Poceu Sote du poceu Fgue.IV.4 : Pncpe de l appentage (a et de l utlaton (b d une coande neuonale en boucle feée pa nveon du odèle Dan cette fgue, on a adjont au éeau de neuone qu conttue le odèle du poceu un éeau de neuone qu calcule la lo de coande. Ce éeau non bouclé qu a pou entée l état et d une façon optonnelle la congne déée (état au tep uvant dan le ca où l on ouhate que cette congne ot vaable. Snon le contôleu adet pou entée unque l état du ytèe au tep k. la ote du contôleu et la coande au tep k qu, lo de l appentage et applquée à l entée de coande du odèle, et applquée à l entée du poceu. eneble (contôleu +odèle conttue un éeau de neuone non bouclé qu adet pou ote l état au tep uvant. appentage effectue en nant la dfféence ente l état déé ou congne et la ote du éeau. Seul le paaète du contôleu (pod et ba ont vaable et odfé pa le poceu d appentage. e paaète du odèle etent nchangé pa le poceu d appentage, ce qu et tadut dan la fgue pa de hachue de tyle dfféent [7]. IV. 3.. Utlaton d un odèle de éféence utlaton d un odèle de éféence, notaent a non excluveent en coande adaptatve (appelée éthode MRAC. Pou Model Réféence Adaptve Contol dan la lttéatue anglo-axonne, peet de bénéfce plu atonnelleent, quand c et poble, de la connaance a po du ytèe pou ynthéte la coande. Dan cette éthode, la foncton de coût ntantanée n et pa choe pou e appoche le plu poble, à chaque pa de tep, de l objectf ouhaté, a pou aev le ytèe coandé en boucle feée à une tajectoe de éféence, choe en 4

114 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE foncton de la connaance du ytèe contôlé et de capacté de actonneu. a fgue IV.5 péentée c-apè donne le chéa généal de l appentage d un contôleu neuonal avec un odèle de éféence. a éthode du odèle de éféence a fat e peuve dan de nobeue applcaton à de poblèe éel où elle et utlée pou aéloe le pefoance de ytèe dynaque coandé pa de oyen claque. Quand on la peut. On chot pou tajectoe de éféence celle d un ytèe lnéae avec un aoteent ctque qu et calculé u une contante de tep ouhatable [7][73]. Etat eué CONTROEUR RN Modèle du poceu Sote du odèle - + Congne RN Coande u Appentage Modèle de éféence Fgue IV.5. Appentage d un contôleu avec odèle de éféence Une aute éthode de ynthèe de coande neuonal, popoée dan [74] et appaentant à la éthode du odèle de éféence, conte à cho pou éféence le ytèe dynaque coandé, lnéaé au vonage du pont de tablaton. appentage neuonal et alo utlé pou calcule le changeent de vaable non lnéae u l état et la coande afn de aene le ytèe non lnéae à on lnéaé coe le onte le chéa de la Fgue.IV.6 5

115 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE Etat du odèle du poceu q - RN Changeent de vaable de coande Modèle du poceu Changeent de vaable d état Coande Appentage de changeent de vaable Coande lnéaée Etat du odèle lnéaé q - Modèle lnéaé + Fgue.IV.6. néaaton du ytèe coandé pa appentage de changeent de vaable IV Coande avec odèle ntene Coe nou l avon entonné, l et en généal tè fuctueux de cheche à étende, au doane non lnéae, de éthode connue et épouvée dan le doane lnéae, la coande neuonale avec odèle ntene (et un odèle de éféence explcte.coe on no l ndque. a coande avec odèle ntene et en jeu oute un contôleu, un odèle du poceu, dt odèle ntene : l eeu de odélaton et utlée pou odfe la congne, ben que le ytèe et obute aux eeu de odélaton. Ce qu n et pa le ca pou la coande pa odèle nvee [7][75]. 6

116 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE RN Congne + - CONTROEUR RN Coande u Modèle du poceu appelé odèle ntene Sote du odèle ntene - + Pocee Sote du Pocee Fgue. IV.7 : coande avec odèle ntene appentage du contôleu e fat elon le chéa de fgue IV.7, néanon, l faut eaque que le contôleu n a pa pou entée l état du poceu, a celu du odèle ntene. Il faut donc que l appentage ot effectué à pat de équence qu oent ben epéentatve du doane de vaaton de vaable d état de ce odèle. Cette tatége de coande a pe de nobeue applcaton patque. Dan le dean lnéae la coande pédctve offe égaleent une tatége de coande puante, tè utlée dan l ndute de pocédé coe la coande avec odèle ntene, elle a une extenon natuelle, qu a donné de tè bon éultat en coande de pocédé. IV. 4. Applcaton de RNA au églage de la vtee a Fgue IV.8 onte le chéa de pncpe de l'appentage du éeau de neuone ultcouche à appentage ho lgne. a ote du égulateu PI joue le ôle du upeveu et fount l'nfoaton déée. Cette nfoaton et copaée avec la ote du odèle non-lnéae élaboé pa le éeau de neuone. 'algothe d'adaptaton utle l'eeu généée pou ajute le pod du éeau de neuone [76][77][78][79]. Dan note taval, e éeau tatque ultcouche utlé coe contôleu neuonal poède une couche d entée de 3 neuone, une couche cachée de 7 neuone et une couche de ote à neuone. e foncton d'actvaton de deux peèe 7

117 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE couche et la foncton goïde, tand que la foncton lnéae et utlée pou la couche de ote. Coe ndque dan la Fgue IV.8 le vecteu d enté du éeau de neuone peut ête conttué de la ut : e(k, e (k-, q (k- Ω * + - q - C e_rnn I q q - Mécane d appentage PI C * e Ω Coande vectoelle+conveteu atcelle+masde Modèle lnéaé IV. 4.. Méthodologe Fgue. IV.8. Schéa bloc de l appentage Pou éale la coande pa odèle de éeaux de neuone on pae pa to étape pncpale qu ont : D abod, l fat le chageent de deux fche de donnée (.at, l un pou le valeu d entée et l aute pou le valeu de ote (déée. Apè avo chagé le entée et le ote, on cée un éeau de neuone à to couche (couche d entée, couche de ote et couche cachée, en utlant la foncton Matlab newff. An, on a cho la foncton d appentage tanl, pa plueu foncton, ca elle et la elleue [8], du pont de vue convegence, apdté et pécon. Enute, on ntale le foncton d actvaton de chaque couche, an que le opton d appentage Une fo que le éeau de neuone et contut et que leu appentage a attent de pefoance atfaante, en utlant la foncton de Matlab tan, et ulé le éultat on fat appel à la foncton de Matlab, Apè un appentage de 5 téaton du éeau de l obevateu neuonal, nou avon une eeu qu tend ve.5356e-6 (Fgue IV.9 8

118 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE Fgue.IV.9. Eeu d appentage a Fgue.IV. péente la égulaton de la vtee de la Made pa RNA, a tuctue de la coande neuonale de vtee d une achne aynchone plotée vectoelleent et epéentée pa la fgue IV. weght w z IW{,}(,:' p dotpod 4 weght IW{,}(,:' w z p [Wef] dotpod 5 [W] [q] weght w Add z IW{,}(,:' p dotpod weght w z IW{,}(,:' p z dotpod Unt Delay weght IW{,}(3,:' w z p dotpod 3 z ba Unt Delay b{} Mux Mux weght IW{,}(3,:' weght IW{,}(4,:' netu tang weght IW{,}(5,:' weght IW{,}(6,:' weght IW{,}(7,:' w z p dotpod 6 w z p dotpod 7 w z p dotpod 8 w z p dotpod 9 w z p Mux Mux ba b{} weght IW{3,}(,:' w z p netu tangdotpod netu pueln ba b{3} [Te ] dotpod Fgue. IV.. Achtectue neuonal popoée pou l pléentaton du contôleu 9

119 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE IV.4.. Réultat de ulaton Nou utlon le chéa block de la fgue IV., Pou llute le pefoance de églage pa éeaux de neuone, nou avon ulé un déaage à vde avec une nveon de en à t = de la congne ± 88 ad/. a chage et applquée en deux péode : ω ef = +88 ad/, la chage (C = 4 N et applquée à l ntant t = et on élnaton à t =.5 ω ef = 88 ad/, la chage (C = 4 N et applquée à l ntant t = 3 et on élnaton à t = Fgue IV. Schéa bloc ou ulnk de l aocaton coande vectoelle de la ade et le égulateu neuonal

120 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE IV.4.3. Intepétaton de éultat o du déaage, la vtee attent la valeu poée avec un tep de épone T ep =.8. 'applcaton d un couple de 4N. plque une petubaton de 5% à l'ntant.5econde la vtee et édute a elle e établt à nouveau an eeu tatque. e couple axal lo du déaage et une ponte de valeu C ax =55N., En ége établ, le couple oclle autou de zéo à vde, 'nveon du en de otaton condut à un couple négatf d'envon 33N.. e couant tatoque de deux étole a et a ont la êe foe et le êe valeu 5A (valeu cête au déaage, en péence de la chage, le couant attegnent une valeu cête de 6.5A. a valeu cête à vde et de.6a, 'nveon du en de otaton condut à un couant tatoque lae au déaage. e couant q a une êe allue que celle du couple électoagnétque, l a une valeu négatve d'envon -3A lo du changeent du en de otaton, e flux otoque uvent le valeu poée en ége établ, φ q ut la valeu Wb, φ d ut la valeu Wb, une fable vaaton de flux à l'ntant t = 3 où la vtee attent la nouvelle congne -88ad/. e éultat de ulaton péenté dan le fgue (IV. ontent que le égulateu neuonal offe une elleue pouute de la éféence, copaatveent au égulateu PI péenté au chapte II. IV.4.4. Étude de la obutee a vaaton de la étance otoque an que l'applcaton de couple étant n'nfluent pa u la coande de la MASDE pa le égulateu de éeau de neuone, la vtee ete table (uve la vtee de éféence, le couple électoagnétque copene le couple extéeu applqué an aucun pc, un appel de couant appaat elon la chage applquée pou développe le couple électoagnétque coepondant. 'oentaton de flux otoque ete pafate e tet de la vaaton du oent d'nete onte claeent un pett dépaeent aux ége tantoe a avec de tep de épone acceptable (.6, cec onte une enblté du égulateu neuonal à la vaaton paaétque légèeent gande pa appot au égulateu flou. e éultat du tet de obutee ontent que le égulateu neuonal péente une aéloaton atfaante concenant la obutee, copaatveent au égulateu PI.

121 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE t( t( t( t( t( t( Fgue VI..Sulaton d'une coande vectoelle d'un MASDE avec un contôleu neuonal lo d'nveon du en de otaton

122 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE t( t( t( t( Fgue VI.3. Réultat de.sulaton lo de la vaaton de la étance otoque t( t( Fgue. VI.4. Réglage de vtee pa éeaux de neuone pou une vaaton de J de +%, avec applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 3

123 Chapte IV Contôleu à éeau de neuone de vtee d une MASDE t( t( Fgue. VI.5. Réglage de vtee pa éeaux de neuone pou une vaaton de J de -%, avec applcaton de couple étant C =4N. ente le ntant t = et t =3 IV.5. Concluon Dan ce chapte, on a péenté en pee leu le bae théoque u le éeaux de neuone à appentage upevé pécaleent le éeaux ultcouche, apè on a pocédé à leu applcaton dan la coande vectoelle de la achne aynchone double étole. On a étude an la obutee de cet contôleu v-à-v de petubaton à tave de éultat de ulaton. a égulaton de la vtee pa éeau de neuone, quo quelle oent le plage de fonctonneent étudée, le épone ont plu apde à vde et plu obute lo de la vaaton de la chage. Cependant, cette obutee dnue le vaaton paaétque ont tè potante. e éeau de neuone n'ave pa à ben généale. Cela peut 'explque pa le anque d'encheent de la bae d'appentage du éeau. 4

124 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE V.. Sytèe neuo- flou e éeaux de neuone (RN ultcouche conttuent de appoxateu unveel. atout pncpal de ce éeaux éde dan leu capacté d appentage. Pa conte, leu tuctue et leu paaète n ont pa toujou de jutfcaton phyque. De plu, la connaance huane ne peut pa ête explotée pou le contue. e ytèe d nféence flou ont égaleent de appoxateu unveel. Ce ytèe poèdent deux pont fot pa appot aux RN. D une pat, l ont généaleent contut à pat de la connaance huane, d aute pat, l ont une capacté decptve élevée due à l utlaton de vaable lngutque. Il et donc appau natuel de contue de ytèe hybde qu cobnent le concept de ytèe d nféence flou et de RN. An l appoche Neuo-floue et appaue. [8] De tuctue Neuo-Floue pou la odélaton, la pédcton, le contôle ou le dagnotc, peuvent ête éalée pa une gande vaété d achtectue, pou un êe type de cobnaon donné. On touve pa exeple dan [8], une utlaton d un ytèe Neuo-Flou RSANFIS (Recuent Self- Adaptatve Neuo-Fuzzy Infeence Syte pou la coande d un véhcule ouan autonoe. Une aute utlaton de Réeaux Neuo- Flou et péentée dan [8] où l achtectue NEFPROX (Neuo Fuzzy Functon Appoxato et utlée pou l appoxaton de foncton. Dan ce chapte nou péenton le appoche de concepton d un égulateu ANFIS ( Adaptatve- Netwok Fuzzy Infeence Syte. e noton de bae néceae à la copéhenon de égulaton neuo-floue eont appelée. Et enfn nou abodeon l obevateu à éeaux de neuone pou l obevaton de vtee de la MASDE avec de éultat de ulaton nuéque. V.. Défnton et pncpe de fonctonneent Un ytèe neuo-flou hybde et un éeau de neuone avec un gnal flou, de pod flou, une foncton de tanfet floue et un odule d adaptaton de la tuctue de RNF pa un appentage d un eneble de donnée 6

125 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE Fgue V. Pncpe du ytèe neuo- flou a pncpale popété de éeaux neuo-flou et leu capacté à tate dan un êe outl de connaance nuéque et ybolque d un ytèe. Il peettent donc d explote le capacté d appentage de éeaux de neuone d une pat et le capacté de aonneent de la logque floue d aute pat. Tè généaleent, le éeaux neuo-flou eplacent le dfféente couche cachée de éeaux de neuone pa de ègle floue. e éeaux neuo-flou hybde appennent de appot et de odèle en utlant un algothe d appentage upevé qu exane le donnée dan un eneble de la foaton qu conte en exeple d'entée et leu ote aocée. Pendant la phae d appentage, un Réeau Neuo-Flou hybde odfe a tuctue ntene pou efléte le appot ente le entée et le ote dan l'eneble de la foaton (bae de connaance[83]. 'exacttude d'un Réeau Neuo-flou et véfée apè que le cycle de d appentage ot coplet en utlant un eneble épaé d'entée et ote appele l'eneble de la valdaton (Fgue V.. V.3. Méthode de cobnaon neuo-floue Dfféente cobnaon de ce deux technque d ntellgence atfcelle extent et ettent en avant de popété dfféente. On peut dentfe le cobnaon coe: le Réeau flou neuonal, le Sytèe neuonal/flou ultanéent, le odèle neuo-flou coopéatf ou le odèle neuo-flou hybde 7

126 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE Fgue V. Pncpe de fonctonneent d'un éeau neuo-flou. V.4. Achtectue neuo- floue Dvee aocaton de éthode et achtectue neuo-floue ont été développée depu 988. En ce qu concene ce ujet, nou faon quelque pécon pou aguente note potonneent en tee d'outl de pédcton [84][85]. Racoceanu [86] a ecené plueu achtectue de ytèe neuo-flou. a Fgue V.3 onte le dfféente achtectue de ytèe neuo-flou. FACON (a et GARIC (b ntepètent la ègle floue avec une tuctue à 5 couche, NEFCASS (c ntepète la ègle floue avec une tuctue à 3 couche et ANFIS (d ntepète la ègle floue avec une tuctue à 6 couche. FACON et GARIC II 'agt de odèle à 5 couche, utlant la fuzzyfcaton en entée et la defuzzyfcaton en ote. Cec coepond à 'ntepétaton jute de la technque de Madan. a pécon accue de 8

127 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE éultat povoque une lenteu dan 'exécuton du ytèe. Ce odèle et aeent utlé en patque a l ete le elleu pou la coande. (Fgue V.3 (a, b Fgue V.3. Achtectue de ytèe neuo-flou NEFCASS Modèle utlé généaleent en clafcaton, l et conttué de 3 couche : une couche d'entée avec le foncton d'appatenance, une couche cachée epéentée pa de ègle et une couche de ote défnant le clae [83] (Fgue V.3 (c. Ce odèle et facle à ette en applcaton, l évte 'étape de défuzzyfcaton, tout en étant péc dan le éultat fnal, avec une apdté ben upéeue aux aute achtectue. NEFCON Modèle foé de 3 couche. Une couche cachée foée pa de ègle, une couche d'entée ncluant le nœud d'entée avec le ou-eneble flou d'antécédente et une couche de ote avec un nœud de ote et le ou-eneble de conéquent. 'élaboaton de ègle et lae a 'achtectue NEFCASS, avec une dfféence en ote. Cette achtectue et généaleent utlée en appoxaton de foncton et en contôle flou. 9

128 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE NEFPROX (Neuo Fuzzy functon approxato Modèle obtenu pa 'aocaton de deux achtectue NEFCASS et NEFCON, l et utlé dan dfféente applcaton coe la clafcaton et l appoxaton de foncton [83][87][88]. NEFCASS utle un algothe upevé pou défn le ègle floue, le NEFCON utle un algothe d'appentage non upevé avec le calcul de 'eeu de ote. e deux odèle eploent la étopopagaton afn de défn le ou-eneble flou. Copaé au odèle ANFIS, NEFPROX et beaucoup plu apde, a ANFIS donne de elleu éultat en appoxaton. e NEFPROX et le pee ytèe ntepétable et lble, dédé à l'appoxaton de foncton. Néanon, e éultat en clafcaton etent on bon que ceux donné pa le NEFCASS. SANFIS Une aute tuctue connexonnte baée u la foncton floue de bae (FBF, a été développée dan [89]. To type de éeaux SANFIS peuvent ête dentfé (Fgue V.4.. Pou ce 3 le entée ont le êe a le ote ont dfféente. Il ont utlé elon le type d'applcaton. e odèle de type I (odèle de Madan et lngutqueent copéhenble, ca l utle le eneble flou dan le antécédent et le conéquent de ègle floue. Avec a elleue capacté de généalaton, ce odèle et plu appopé à la coande et aux ytèe expet. e type II et une veon plfée du pee. II édut le nobe de paaète et évte le poceu de defuzzfcaton, ce type et généaleent utlé en clafcaton. e type III édut encoe le nobe de ègle floue pou odéle le ytèe évolué, l et utlé dan le foncton d'appoxaton non lnéae, la coande dynaque et le tateent du gnal. ANFIS (Adaptatve-Netwok-baed Fuzzy Infeence Syte ANFIS epéente un ytèe à nféence floue en applcaton dan le cade de éeaux adaptatf. II utle la pocédue d'appentage hybde Ce odèle donne de tè bon éultat en pouute de tajectoe, appoxaton non lnéae, coande dynaque et tateent du gnal. Cette éthode ea détallée dan ce qu ut

129 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE Fgue V.4. e to dfféent type de SANFIS V.5. ANFIS (Adaptve Netwok Baed Fuzzy Infeence Syte e ytèe d nféence neuo-flou adaptatve (anf, ont de ytèe hybde utlant l nféence floue de Takag Sugeno. a tuctue anf et conttuée de cnq couche coe ontée pa la Fgue V.5. a peèe couche cachée fuzzfe le vaable d entée et le opéateu type T-no calculent la pate pée de ègle dan la deuxèe couche cachée. a toèe couche cachée noale le pod de ègle uvt pa la quatèe couche cachée où le paaète de pate concluon de ègle ont détené. a couche de ote calcule la oe de tou le gnaux venant de la quatèe couche [9]. e pont fot de l'anfis content dan le écane d nféence dtbutf et l'algothe d appentage adaptf. Pa conte le ègle ont non ntepétable et l'appentage e fat ho lgne. Ru et al dan [9]. a onté qu'l n'y a pa de tuctue du éeau déal a po. Celle-c et à défn au ca pa ca elon le poblèe. Concenant le éeau neuo-flou ANFIS, défn une

130 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE achtectue conte à cho le nobe de foncton d'appatenance, leu type (gauenne, goïde... et le nobe de ègle floue utlée. Au, un copo plcté/ généalaton dot ête touvé : l n'et pa concevable de contue un ytèe ANFIS top coplexe, la bae d'appentage étant, elle, ltée. Afn de onte l achtectue de bae du odèle Neuo-flou adaptatf ANFIS popoé pa Jang, condéon un ytèe d nféence flou de type Sugeno du pee ode, nou uppoon qu'l y a deux vaable lngutque d entée x et y et une ote z, et uppoon que la bae de ègle content deux ègle de type : Règle : SI x et A et y et B AORS z = p x + q y + Règle : SI x et A et y et B AORS z = p x + q y + Où : x et y ont le vaable d entée, A, A,B et B de eneble flou, y le ote de tou le neuone de défuzfcaton, p, q et ont de paaète du conéquent de la ègle détené pendant le poceu d appentage. Peèe couche (Généaton du degé d appatenance Chaque nœud de cette couche poède de paaète ajutable. a foncton du nœud et dentque à la foncton d appatenance à un ou-eneble flou de l unve de dcou de entée. Dan le odèle de jang [9], le foncton d appatenance ont de gauenne.

131 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE Fgue V.5. Achtectue de l ANFIS. a foncton d appatenance Gauenne et défne pa: μ A (x = exp [ μ B (y = exp [ x x σ x ] (V. y y σ y ] (V. Où x et le cente et. σ la lageu de la foncton d appatenance. e ote de la peèe couche ont : x, = μ A x pou =, (V.3 y,j = μ Bj y pou j =, (V.4 Alo, la valeu obtenue μa(x epéente le degé d'appatenance de la valeu x à l'eneble A. 3

132 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE a deuxèe couche (Généaton du pod de la ègle a deuxèe couche et foée d un noeud pou chaque ègle floue et génèe le pod ynaptque. Ce noeud de type fxe ont noté Π et chacun d eux engende en ote le podut (opéateu ET de la logque floue de e entée, qu ce qu coepond au degé d appatenance de la ègle condéée : a foncton d actvaton de neuone de la peèe couche : w = n μ A x, μ Bj (y, =,, j =, (V.5 Ou w = μ A (x μ Bj (y, =,, j =, (V.6 a toèe couche (Noalaton de pod de la ègle Chaque nœud de cette couche et un nœud cculae. Il calcule le degé d actvaton noalé d une ègle flou donnée. a valeu obtenue epéente la contbuton de la ègle floue au éultat fnal. w = w = w eneble de ote de cette couche ont appelée : le pod noalé. (V.7 Quatèe couche Conéquence (Calcul de la ote de ègle Chaque nœud de cette couche et un nœud caé avec une foncton éalant le calcul uvant f 4 = y = w (p x + q x + (V.8 O 4 = y = w f = w (p x + q x + (V.9 Où w et la ote de la toèe couche, et, q, ont l'eneble de paaète dégné ou le no : conéquent. 4

133 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE a couche de ote (Fae la oe de toute le entée à pat de la couche 4 Copend un eul nœud qu fount la ote de ANFIS en calculant la oe de ote de tou le nœud de défuzzfcaton, c et-à-de y = = y V.6. Algothe d'appentage (V. appentage conte en la coecton de paaète (pée et conéquent du éeau afn de généale une foncton de tanfet ente le entée et la ote du éeau. À cette fn, une bae d'appentage et néceae. Celle-c et conttuée d'un eneble de couple "entée /ote "connu (elevé de donnée. e déploeent de algothe d'appentage u cette bae de donnée peet de contue une foncton d'appoxaton de la ote déée à pat de nouveaux vecteu d'entée. Donc a ègle d appentage pécfe la éthode de odfcaton de paaète du éeau ANFIS, pou ne une eeu pédétenée. e changeent de valeu de ce paaète entaîne le changeent de foncton de la ote [9][93]. a pocédue d'appentage e fat en deux étape : a en pee le entée ont popagée, et le paaète conéquent éultant optaux ont eté pa la éthode de onde caé téatve, tand que le paaète locaux ont uppoé ête fxe pou chaque exeple, pou l'eneble de l acton d appentage. b dan la econde étape le enté ont toujou popagée, la étopopagaton et utlée pou odfe le paaète locaux, tand que le paaète conéquent etent fxé. Cette pocédue et alo téée juqu'à ce que le ctèe d'eeu ot atfat [94]. Pou l eneble de paaète de pée (non lnéae, nou pouvon utle le donnée d appentage, nou obtenon donc un ytèe d équaton: AΘ = y (V. Avec Θ atce contenant le paaète nconnu dan l eneble de paaète conéquent. C'et un poblèe lnéae, la oluton pou Θ et édute au nu 5

134 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE Θ = (A T A A T y (V. Nou pouvon utle égaleent la éthode de onde caé écuf dan le ca d appentage en lgne. e gnaux d'eeu popagent ve l'aèe. e paaète de pée ont adapté pa la éthode de decente. J Θ = N N= y k y(k, Θ (V.3 d'une façon écuve, en epectant Θ. adaptaton de paaète dan le èe noeud de la couche éct coe: Θ k = Θ k + η + E(k Θ (k avec η le appot d appentage et le vecteu gadent. (V.4 + E Θ = ε, z, Θ (V.5 Z, et la ote du nœud et ε, et l eeu de la back-popagaton. Cette appoche convege beaucoup plu vte puqu elle édut pa la vaaton de paaète conéquent le denon d epace de la éthode de éto-popagaton ognale. V.7. e Contôleu ANFIS Pou a égulaton de vtee Avant de pocéde au calcul de paaète de foncton d appatenance pa appentage, l faut génée le donnée néceae. Pou cela, nou pocédon à une ulaton du éeau ou tet en utlant un contôleu de type PI adaptatf epéentée dan le toèe chapte (Fgue V.6.. On va condée l eneble MASDE- Coande vectoelle coe un eul ytèe, e donnée néceae eont enegtée ou foe d un vecteu à 3 colonne qu epéente le entée (l eeu de la vtee et a vaaton tepoelle u le deux peèe colonne et la ote u la toèe colonne. e calcul de paaète pa appentage et une pocédue épéttve. Il a fallu plueu epe pou attende un écat nal ente la ote péentée en pee leu et celle obtenue apè appentage du contôleu neuo-flou [95][96] [97][98].. 6

135 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE U(t Contôleu conventonnel U(t Sytèe + ec (t Z - Contôleu neuo flou - Ajuteent de paaète No n e c (t<toléance Sauvegade le paaète et le ette à place du contôleu conventonnel Ou Fgue V.6. Coande decte-nvee adaptatve pa éeau neuo-flou adaptatf e paaète du éeau neuo-flou (ANFIS ont : - entée : l eeu noalée E(k= Ω * (k- Ω(k, ente la vtee de éféence et la vtee de otaton du oteu, la vaaton de cette eeu de(k; - ote : l ncéent noalé du couple de éféence (coande U(k= Ce*(k - 5 ègle floue. - Appentage hybde (back popagaton de l eeu et le onde caé. - Toléance (ε =. et le nobe de téaton (t = a tuctue neuonale équvalente popoée ou atlab et epéentée à la Fgue V.7. 7

136 Chapte V Coande pa neuo-flou et obevateu à éeaux de neuone de la MASDE Fgue V.7. Stuctue neuonale du odèle popoé ou MATAB e égulateu neuo flou à deux entée et epéenté pa a uface caactétque (Fgue V.8.. Cette denèe expe le vaaton de la valeu éelle de la ote du égulateu en foncton de entée quand ce denèe pacouent l unve de dcou. Fgue V.8. Suface caactétque d un égulateu neuo flou 8