Contribution à la synthèse des lois de commande pour la tolérance aux fautes de la boucle d'air d'un moteur Diesel PDF Download
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Author: Bada Ndoye
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Languages : fr
Pages : 170
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Book Description
Dans cette thèse, nous abordons la synthèse des lois de commande tolérante aux fautes de la boucle d'air d'un moteur Diesel. Dans ce cadre, las approches proposées s'appuient sur les techniques de commande par modes glissants pour les systèmes non linéaires. La première contribution de ce travail consiste à définir pour le système d'air du moteur Diesel des surfaces de glissement permettant la synthèse des lois de commande SMC (Sliding Mode Control) robustes en se basant sur la condition d'attractivité du régiment glissant. Les lois élaborées agrémentées de stratégies de contrôle moteur de la boucle d'air assurent la régulation locale des actionneurs (EGR et VGT) et globale du circuit d'air du moteur Diesel pour atteindre la tolérance aux fautes. Les résultats de cette première approche en comparaison avec la technique de la commande feedback linéarisante sont satisfaisants. Cependant les performances de cette première approche sont parfois dégradées et cela est dû à l'apparition du phénomène du chattering qui limite les algorithmes SMC1 à gains constants. Afin de réduire ce phénomène, la seconde contribution de ce travail consiste à ajouter à la surface de glissement une action intégrale et à définir une loi adaptative des gains pour la commande discontinue. Cette contribution réduit légèrement le phénomène de chattering en assurant la tolérance aux fautes d'actionneurs (amplitudes bornées) avec une convergence asymptotique en zéro des surfaces de glissement. La troisième contribution de ce travail vise à réduire fortement le phénomène du chattering à travers la synthèse, sur la base de l'algorithme du Super Twisting, d'un contrôleur tolérant aux fautes actionneurs (fuite sur les actionneurs EGR et VGT). Dans cette partie, une extension des travaux de [Moreno et al., 2008] au moteur Diesel est proposée. La convergence du contrôleur tolérant aux fautes est prouvée à l'aide d'une fonction de Lyapounov quadratique adaptée au système d'air du moteur Diesel.
Author: Bada Ndoye
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Languages : fr
Pages : 170
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Book Description
Dans cette thèse, nous abordons la synthèse des lois de commande tolérante aux fautes de la boucle d'air d'un moteur Diesel. Dans ce cadre, las approches proposées s'appuient sur les techniques de commande par modes glissants pour les systèmes non linéaires. La première contribution de ce travail consiste à définir pour le système d'air du moteur Diesel des surfaces de glissement permettant la synthèse des lois de commande SMC (Sliding Mode Control) robustes en se basant sur la condition d'attractivité du régiment glissant. Les lois élaborées agrémentées de stratégies de contrôle moteur de la boucle d'air assurent la régulation locale des actionneurs (EGR et VGT) et globale du circuit d'air du moteur Diesel pour atteindre la tolérance aux fautes. Les résultats de cette première approche en comparaison avec la technique de la commande feedback linéarisante sont satisfaisants. Cependant les performances de cette première approche sont parfois dégradées et cela est dû à l'apparition du phénomène du chattering qui limite les algorithmes SMC1 à gains constants. Afin de réduire ce phénomène, la seconde contribution de ce travail consiste à ajouter à la surface de glissement une action intégrale et à définir une loi adaptative des gains pour la commande discontinue. Cette contribution réduit légèrement le phénomène de chattering en assurant la tolérance aux fautes d'actionneurs (amplitudes bornées) avec une convergence asymptotique en zéro des surfaces de glissement. La troisième contribution de ce travail vise à réduire fortement le phénomène du chattering à travers la synthèse, sur la base de l'algorithme du Super Twisting, d'un contrôleur tolérant aux fautes actionneurs (fuite sur les actionneurs EGR et VGT). Dans cette partie, une extension des travaux de [Moreno et al., 2008] au moteur Diesel est proposée. La convergence du contrôleur tolérant aux fautes est prouvée à l'aide d'une fonction de Lyapounov quadratique adaptée au système d'air du moteur Diesel.
Author: Inès Abidi
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Languages : fr
Pages : 182
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Cette thèse est préparée au Laboratoire MIS-Modélisation, Information et systèmes (MIS EA 4290) de l'Université de Picardie Jules Verne. Elle s'inscrit dans le cadre du projet Européen INTERREG IVA 2 seas PN 05-025-FR SCODECE. Le thème principal de cette thèse concerne la synthèse des stratégies de commande des vannes EGR (Exhaust Gas Recirculation) et VGT (Variable Geometry Turbine) présentes dans le circuit d'air du moteur en vue de minimiser la consommation du carburant et les émissions des polluants. Dans ce contexte, nos contributions concernent la représentation du moteur Diesel par des modèles flous de type Takagi-Sugeno (TS), la synthèse des lois de commande robustes basées sur des observateurs TS pour la poursuite des signaux de références et enfin la validation et l'évaluation de ces stratégies sur le simulateur professionnel du moteur thermique AMEsim. L'ensemble de nos résultats ont été valorisés par des communications dans des conférences nationales et internationales labélisées.
Author: Issam Djemili
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Languages : fr
Pages : 150
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Les moteurs Diesels modernes sont équipés de capteurs et d’actionneurs contrôlables tels que la vanne de recirculation des gaz d’échappement, le turbocompresseur à géométrie variable. Cette instrumentation sophistiquée nécessite de faire appel à des systèmes de diagnostic embarqués pour déceler et localiser les défaillances. Les techniques utilisées actuellement basées sur le traitement des signaux s’avèrent insuffisantes. Notre motivation est de concevoir un système de diagnostic à base de modèles mathématiques permettant au moteur d’avoir un fonctionnement sûr et optimisé. Le travail consiste donc à surveiller les défaillances du moteur notamment au niveau de la boucle d’air. Ainsi une défaillance peut entraîner une augmentation de la consommation ou une augmentation des émissions polluantes. Dans un premier temps, un système de diagnostic basé sur un observateur non linéaire robuste à entrées inconnues est proposé en vue de détecter et de localiser les défauts d’actionneurs. Dans un deuxième temps, la boucle d’air du moteur diesel est modélisée en présence de fuites au niveau du collecteur d’admission. Des approches basées sur des observateurs sont proposées pour la détection et l’estimation de ces fuites. Une fois les fuites détectés et estimées, une stratégie de commande tolérante aux fautes du moteur diesel soumis à ces fuites est proposée. La commande tolérante aux fautes intègre l'estimation de l'état, l'identification de la fuite et la loi de commande nominale, en vue de garantir la stabilisation du système défaillant. Les performances des approches proposées sont illustrées par le simulateur professionnel AMEsim en co-simulationavec MATLAB. Une installation expérimentale est mise en œuvre en utilisant un dSPACE MicroAutoBox.
Author: Khaoula Nagoudi-Layerle
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Languages : fr
Pages : 157
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Ce travail concerne l'étude d'une stratégie de commande prédictive dédiée au pilotage des actionneurs (VGT et EGR) de la boucle d'air du moteur Diesel dans le but d'améliorer la consommation et diminuer la pollution. Plusieurs travaux ont déjà été menés sur la régulation des grandeurs physiques de la boucle d'air en utilisant diverses stratégies aussi bien basées sur le modèle du système que sur des règles d'apprentissage. Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients qui sont plus ou moins acceptables en fonction des besoins exprimés. Cependant, les travaux appliqués à ce jour en grande série sur véhicule se basent essentiellement sur des commandes utilisant des données mémorisées dans des cartographies. Cette méthode reste limitée si des éléments extérieurs agissent sur la boucle d'air, changeant ainsi les paramètres du système. C'est ainsi que, dans ce travail, un intérêt particulier est porté sur une commande reconfigurable à base de modèle. Nous nous intéressons dans un premier temps aux modèles à valeurs moyennes issus de l'analyse thermodynamique du système pour faire la synthèse de la loi de commande. Nous avons ensuite décliné notre choix de loi de commande prédictive, tout en mettant en avant son caractère adaptatif aux éventuels changements du modèle. Les propriétés du modèle du moteur observées autour d'un point de fonctionnement donné présentent les caractéristiques d'un système à non-minimum de phase. Notre contribution consiste à proposer une méthodologie de découplage qui permet de contourner cette problématique. Nous mettons principalement l'accent sur l'approche matricielle utilisée pour sa résolution. Nous analyserons ensuite l'impact des éventuels changements de modèle sur la commande choisie. Ce qui nous oriente vers une commande prédictive reconfigurable. Cependant, cette loi de commande nécessite une reconstruction d'état. Ce besoin nous a donc amené à élaborer un observateur à correction floue robuste aux bruits de faible amplitude.
Author: Athmane Kebairi
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Languages : fr
Pages : 0
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Les actionneurs électromécaniques sont de plus en plus utilisés dans le domaine de la motorisation. Particulièrement, ils sont employés pour contrôler la boucle d'air du moteur Diesel. De tels actionneurs ont généralement une structure interne très complexe dont les caractéristiques sont protégées par des conventions de confidentialité. Notre travail dans cette thèse vise, en premier, à élaborer des procédures de modélisation et d'identification en prenant en compte une seule source de non linéarité, à savoir les frottements. Deux classes d'actionneurs sont ainsi étudiées et quatre procédures d'identification sont introduites permettant l'estimation des paramètres des systèmes et les coefficients des forces de frottement. Les résultats obtenus sont ensuite utilisés pour développer des simulateurs sous Simulink-MATLAB et AMESim dont la dynamique est expérimentalement validée via LabVIEW. Afin d'évaluer la dégradation des performances due au processus de vieillissement, la seconde partie du travail consiste en la réalisation des études de sensibilité quantifiant l'impact des variations paramétriques sur la réponse des actionneurs. Les techniques d'ANOVA (analyse des variances) et des plans d'expériences sont appliquées, en boucle ouverte et en boucle fermée, aux actionneurs étudiés. Les résultats issus des deux techniques sont cohérents permettant ainsi de valider les études réalisées.La dernière partie du travail a pour objectif l'élaboration de lois de commande robuste vis-à-vis des perturbations et des incertitudes de modélisation. Ainsi, trois stratégies de contrôle sont utilisées : PI-Flou (PI-Fuzzy controller), l'IDA-PBC (Interconnection and Damping Assignment - Passivity Based Control) et le backstepping. Les trois contrôleurs sont testés en présence et en absence d'incertitudes. Leur performance est démontrée en simulation en utilisant Simulink-MATLAB, et expérimentalement via LabVIEW.
Author: Charbel Saad
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Languages : fr
Pages : 362
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Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire visent à modéliser la boucle d'air d'un moteur Diesel en calcul temps réel sur un banc HiL. Un modèle de combustion (0D) basé sur la loi de Wiebe à double équations a été utilisé. Ce modèle a été connecté en amont à un modèle de délai d'auto-inflammation et en aval à un modèle de calcul des émissions des NOx dues à la combustion. Le modèle de délai d'auto-inflammation est basé sur deux différentes approches: pour les injections pilote et post, seule la loi d'Arrhenius a été adoptée ; tandis que pour l'injection principale, la loi d'Arrhenius et une simple corrélation déterminant le délai d'auto-inflammation ont été testées. La modélisation des émissions des polluants comme le NOx, lors de la phase de combustion a été réalisée à l'aide du mécanisme de Zeldovich prolongé. Un modèle de combustion à deux zones a été élaboré afin de déterminer la température des gaz brûlés nécessaire au modèle des NOx. Ensuite, la réduction de ces émissions des NOx dans le système SCR a été étudiée en se basant sur un modèle de réactions chimiques capable de simuler leur évolution au sein du catalyseur. Finalement, le modèle de combustion a été implémenté dans le modèle de véhicule global et testé en mode statique (offline) uniquement pour des points de fonctionnement bien précis. Les résultats montrent un bon comportement du modèle face aux relevés de pression mesurés, aussi bien en termes de prédiction de délais d'inflammation, qu'en termes d'évolution de la pression cylindre. Ceci signifie qu'une bonne estimation du couple moteur généré a été établie.
Author: Dominique Nelson-Gruel
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Languages : fr
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Les travaux présentés dans ce manuscrit s'inscrivent dans le cadre du développement de la commande robuste de l'équipe CRONE (Commande Robuste d'Ordre Non Entier). Ils portent plus précisement sur le développement d'une méthodologie de synthèse de la commande CRONE pour les systèmes multivariables avec une application au contrôle des moteurs à combustion interne. Après un chapitre d'introduction sur la commande robuste d'ordre non entier dans le but de garantir une robustesse des performances dynamiques par rapport aux variations des paramètres du modèle du système, une reformulation des conditions de stabilité de la méthodologie CRONE des systèmes multivariables (MIMO) carrées existante est proposée. Un ensemble de théorèmes est aussi proposé afin de pouvoir étendre la commande CRONE des systèmes MIMO carrés au cas plus général des systèmes multivariables ayant des retards purs et un comportement oscillatoire avec des pôles et des zéros qui ne sont pas nécessairement situés dans le domaine de stabilité. Le chapitre 3 de ce manuscrit est consacré d'une part à la commande des systèmes MIMO non-carrés (nombre d'entrées différent de celui des sorties), instables et à non-minimum de phase et d'autre part a la simplification des différentes méthodologies de commande proposées dans ce manuscrit. Cette simplification est basée sur une analyse des effets de couplage du système et sur l'hypotheses que dans certain cas des éléments de la matrice de transfert du système peuvent être considérés comme des incertitudes lors de l'optimisation de la boucle ouverte nominale non entiere. Outre un ensemble de cas académique pris dans la littérature, la validation de ces travaux est réalisée à travers la commande du système d'air de deux moteurs à combustion interne : un moteur à essence avec une loi de commande CRONE MIMO carrée ; un moteur diesel avec une loi de commande CRONE MIMO non carrée. Le but fixé par l'industriel à l'origine de ces applications est d'optimiser le compromis performances-pollution-consommation de ces moteurs tout en minimisant les efforts liés à la conception de ces nouvelles lois de commande.
Author: Vincent de Flaugergues
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Ce mémoire de doctorat s'inscrit dans le cadre de la conception du diagnostic de la boucle d'air d'un moteur Diesel de l'entreprise PSA Peugeot Citroën. Pour des systèmes complexes, comme les moteurs Diesel, la recherche des tests de cohérence qui permettront de faire le diagnostic n'est pas évidente. La méthode d'Analyse Structurelle est utilisée afin de faciliter cette recherche, car elle permet au concepteur d'un système de diagnostic de disposer d'informations qui l'assistent dans son travail, à savoir la connaissance du potentiel de diagnostic, et la définition exhaustive des possibilités de tests de cohérence. Ce mémoire présente des algorithmes efficaces d'Analyse Structurelle permettant la maîtrise de l'explosion combinatoire des algorithmes actuels. Cet objectif est atteint par une simplification du processus d'analyse : les tests de cohérence renvoyés par les algorithmes développés possèdent de bonnes propriétés de calculabilité d'une part, et offrent un bon potentiel de discrimination des défauts d'autre part. Cette simplification provient de l'intégration de critères de calculabilité et d'un cahier des charges dans les algorithmes actuels. Les algorithmes développés sont intégrés dans un outil logiciel permettant d'analyser les modèles Simulink, et illustrés sur deux cas d'application. Le second cas d'application présenté dans ce mémoire est un modèle interne PSA Peugeot Citroën de boucle d'air du moteur DV6C TED4. Une analyse structurelle permet de construire, des indicateurs discriminant deux défauts d'encrassement, et ainsi, d'augmenter la couverture des diagnostics embarqués et débarqués.
Author: Jean-François Arnold
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Languages : fr
Pages : 163
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Book Description
L’évolution des normes anti-pollution a conduit les constructeurs automobiles à introduire de nouveaux actionneurs dans le système d’air des moteurs Diesel. En complément du papillon motorisé, les moteurs sont maintenant systématiquement équipés d’une vanne de re-circulation des gaz d’échappement et d’une turbine à géométrie variable. Ces actionneurs rendent plus délicate la gestion simultanée de la pression de suralimentation et du débit d’air entrant dans le moteur. Les stratégies actuellement proposées dans la littérature ne semblent pas pouvoir satisfaire les nombreuses contraintes imposées par la production grande série : disparité paramétrique des moteurs, puissance limitée des calculateurs, instrumentation disponible, etc. Dans ce contexte, une nouvelle stratégie basée sur un contrôleur flou est proposée. Son intérêt premier réside dans le fait qu’elle ne nécessite pas de modèle interne. Pour tester cette stratégie, un modèle à valeurs moyennes de moteur Diesel a été développé puis validé expérimentalement. Sur la base de ce modèle, le fonctionnement d’un moteur Diesel donné a été stimulé au cours du cycle standard européen. Les résultats de simulation montrent que l’approche proposée est plus performante que des stratégies actuellement embarquées. Elle est par ailleurs particulièrement robuste en stabilité et facile à régler au regard des paramètres considérés. L’implémentation de ce contrôleur dans une unité de commande électronique a montré que la stratégie proposée pouvait également opérer en temps réel.
Author: Linda Strande
Publisher: IWA Publishing
ISBN: 1780404735
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 428
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Book Description
It is estimated that literally billions of residents in urban and peri-urban areas of Africa, Asia, and Latin America are served by onsite sanitation systems (e.g. various types of latrines and septic tanks). Until recently, the management of faecal sludge from these onsite systems has been grossly neglected, partially as a result of them being considered temporary solutions until sewer-based systems could be implemented. However, the perception of onsite or decentralized sanitation technologies for urban areas is gradually changing, and is increasingly being considered as long-term, sustainable options in urban areas, especially in low- and middle-income countries that lack sewer infrastructures. This is the first book dedicated to faecal sludge management. It compiles the current state of knowledge of the rapidly evolving field of faecal sludge management, and presents an integrated approach that includes technology, management, and planning based on Sandecs 20 years of experience in the field. Faecal Sludge Management: Systems Approach for Implementation and Operation addresses the organization of the entire faecal sludge management service chain, from the collection and transport of sludge, and the current state of knowledge of treatment options, to the final end use or disposal of treated sludge. The book also presents important factors to consider when evaluating and upscaling new treatment technology options. The book is designed for undergraduate and graduate students, and engineers and practitioners in the field who have some basic knowledge of environmental and/or wastewater engineering.
