Observateur de flux pour la commande
vectorielle de la machine asynchrone : conception et implantation
Abdel Wahed Khaila
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RÉSUMÉ
Notre projet consiste à l'estimation
de variables inaccessibles telles que le flux du rotor d'une machine asynchrone
sans l'utilisation de codeurs incrémentaux, absolus ou de tachymètres.
Nous avons choisi d'utiliser
le filtre de Kalman étendu (EKF) pour l'estimation des paramètres de l'état
des machines de forte et moyenne puissance, cette approche est basée sur
la définition d'un critère qui exige moins de temps de calcul, est aussi
robuste et précis.
Le filtre fonctionne
donc en boucle ouverte et, l'ensemble machine-commande ne diverge pas.
En pratique, d'autres problèmes apparaissent tels
que les problèmes numériques qui conduisent parfois à la divergence de l'estimateur.
Dans le cas du filtre de Kalman, il est possible
de réduire les effets numériques par l'emploi d'algorithmes optimaux en se
basant sur une structure matricielle telles que les racines carrées, les
inverses, la triangularité et la diagonale.
L'objectif de ce mémoire est l'emploi d'un algorithme
optimal qui permet la reconstruction du vecteur d'état (variables non mesurables)
pour réaliser des commandes sans capteur mécanique. Cet algorithme va permettre
de réduire le nombre d'opérations pour l'implémentation du filtre numérique
et d'augmenter la stabilité de l'ensemble machine-commande afin d'accroître
son utilisation dans les variateurs industriels de hautes performances.
Ce travail consiste donc à l'étude du modèle du
système avec le filtre de Kalman optimal qui nécessite un DSP moins performant
que son homologue classique à l'étape de l'implantation. En effet, si on
désire garder la taille du problème raisonnable et encore obtenir plus de
performances avec le minimum d'instructions (DSP raisonnable), nous avons
choisi d'effectuer le travail avec un filtre de Kalman optimisé d'ordre 2
et un logiciel de simulation performant tel que le Visual C++.
Une analyse détaillée et qualitative de cet observateur
de flux ainsi conçu a pu être menée à la fois en simulation et en implantation.
Les performances obtenues sont intéressantes et ce pour un degré de complexité
de l'observateur tout à fait acceptable.
L'évaluation des besoins pour une implémentation sur
calculateur a été abordée en détails. La discrétisation de l'observateur,
un système dynamique, a été réalisée en tenant compte du caractère des différents
signaux électriques.
14 novembre 2003