N° d'ordre Année

Grace Gandanegara

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8

• mémoire

N° d'ordre : 2025 Année 2003 THESE présentée pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE Ecole Doctorale Système Spécialité : Systèmes Automatiques par Grace GANDANEGARA DEA Systèmes Automatiques Méthodologie de conception systémique en Génie Electrique à l'aide de l'outil Bond Graph Application à une chaîne de traction ferroviaire soutenue le 7 Novembre 2003 devant le jury composé de : MM. S. SCAVARDA Président, Rapporteur L. GERBAUD Rapporteur R. PERIOT C. ROMBAUT B. SARENI X. ROBOAM Mme. G. DAUPHIN-TANGUY Thèse préparée au Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle de l'ENSEEIHT UMR INP Toulouse/CNRS N° 5828

• méthode


• approche système


• bond graph - simplification de modèle - approche système - stabilité - couplage - traction ferroviaire


• système spécialité


• model order


• model simplification - system


• global analysis


• bond graph


• chaîne de traction ferroviaire

Sujets

• Mémoire
• Institut national polytechnique de Toulouse
• Méthode
• Differential geometry
• Bond graph

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Nombre de lectures: 56
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

N° d'ordre : 2025 Année 2003
THESE
présentée
pour obtenir le titre de
DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
Ecole Doctorale Système
Spécialité : Systèmes Automatiques
par
Grace GANDANEGARA
DEA Systèmes Automatiques
Méthodologie de conception systémique en
Génie Electrique à l'aide de l’outil Bond Graph
Application à une chaîne de traction ferroviaire
soutenue le 7 Novembre 2003 devant le jury composé de :
MM. S. SCAVARDA Président, Rapporteur
L. GERBAUD Rapporteur
R. PERIOT
C. ROMBAUT
B. SARENI
X. ROBOAM
Mme. G. DAUPHIN-TANGUY
Thèse préparée au Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle de l'ENSEEIHT
UMR INP Toulouse/CNRS N° 5828Méthodologie de conception systémique en Génie Electrique à l'aide de l’outil
Bond Graph : Application à une chaîne de traction ferroviaire
Mots clés
- bond graph - simplification de modèle
- approche système - stabilité
- couplage - traction ferroviaire
- modélisation
Résumé
L’hétérogénéité et le caractère souvent multidomaines des systèmes au sein desquels le Génie
Electrique intervient complexifient leur analyse globale. Pourtant, l'approche système est
essentielle car elle met en exergue les couplages entre éléments situés dans différentes
disciplines. Pour faciliter cette démarche, le formalisme de modélisation unifiant "Bond
Graph" est utilisé pour visualiser les transferts énergétiques. Par ailleurs, cette méthodologie
offre des perspectives intéressantes en terme d’analyse systémique, objet de ce mémoire.
Deux méthodes de simplification de modèle ont été étudiées et comparées. Il s'agit de la
Méthode des Perturbations Singulières, basée sur la séparation de dynamique des éléments, et
de la méthode MORA (Model Order Reduction Algorithm), basée sur l'activité énergétique.
Ces méthodes peuvent nous conduire à la simplification du modèle Bond Graph en fonction
de la gamme de fréquence des signaux d’entrées/sorties. Pour analyser la stabilité, la méthode
du lieu des pôles et la deuxième méthode de Lyapunov ont été étudiées et appliquées à l'aide
du formalisme Bond Graph. Ces différentes techniques d’analyse sont appliquées au cas
d’étude d’une chaîne de traction ferroviaire industrielle.
iMethodology of System Design in Electrical Engineering with
Bond Graph : Application on a Railway Traction System
Keywords
- bond graph - model simplification
- system approach - stability
- coupling - railway traction
- modeling
Abstract
In Electrical Engineering, the global analysis of systems is difficult because of their
heterogeneity and their multidomain nature. Nevertheless, this system approach is essential
because it underlines couplings between elements of different physical fields. To facilitate
this analysis, the unified formalism Bond Graph is used. This modeling method illustrates the
energetic transfers in the system. Moreover, this methodology offers interesting solutions in
terms of system analysis. Two simplification methods have been investigated and compared,
i.e. the Singular Perturbations Method (SPM), based on the dynamic analysis of elements, and
the Model Order Reduction Algorithm (MORA), based on the energetic activity. By these
methods, a simplified bond graph model can be obtained for a given frequency range. The
stability analysis by the root locus method and the Lyapunov’s second method have been
examined and applied with the Bond Graph formalism support. An industrial railway traction
system is considered as the case study in the application of these different analysis techniques.
iiiA la mémoire de mon père,
à ma mère et mes frères,
avec tout mon cœurAvant propos
Les travaux présentés dans ce mémoire ont été réalisés au Laboratoire d’Electrotechnique et
d’Electronique Industrielle (LEEI) à l’Ecole Nationale Supérieure d’Electrotechnique,
d’Electronique, d’Informatique, d’Hydraulique et de Télécommunications (ENSEEIHT) de
l’Institut National Polytechnique de Toulouse, en collaboration avec le Laboratoire
d’Automatique et d’Informatique Industrielle de Lille (LAIL) à l’Ecole Centrale de Lille.
Je voudrais remercier toutes les personnes qui m'ont soutenue, de près et de loin, en
particulier :
- Monsieur Yvon Cheron, directeur de recherche au CNRS et directeur du LEEI, pour
m'avoir accueillie dans son laboratoire.
- Monsieur Serge Scavarda, Professeur émérite à l’INSA de Lyon pour l'honneur qu'il m'a
fait en acceptant d'être à la fois le président du jury et le rapporteur de ce mémoire. Je le
remercie pour les discussions téléphoniques très intéressantes et fructueuses au sujet de
cette thèse.
- Monsieur Laurent Gerbaud, chargé de recherche au CNRS au Laboratoire
d’Electrotechnique de Grenoble LEG de l’INP Grenoble, pour avoir accepté d’être le
rapporteur de cette thèse.
- Monsieur Robert Périot, responsable du département de Recherche et de Développement
chez Alstom Transport, pour l'honneur qu'il m'a fait en acceptant de participer à ce jury.
- Monsieur Christian Rombaut, Professeur à l’EC de Lille et directeur du centre ENSAM
de Lille, pour avoir bien voulu participer à ce jury.
- Monsieur Xavier Roboam, chargé de recherche au CNRS et responsable du groupe
Système au LEEI, qui a consacré son temps pour encadrer ces travaux. Merci pour ses
conseils scientifiques, l’encouragement et la confiance qu’il m’a accordés.
- Madame Geneviève Dauphin-Tanguy, Professeur à l’EC de Lille, qui a co-dirigé cette
thèse. L’accueil pendant mes séjours à Lille, les discussions sur place, électroniques ou
téléphoniques, le réconfort moral et sa compétence au sujet du bond graph m'ont été très
profitables.
- Monsieur Bruno Sareni, maître de conférences à l’ENSEEIHT, qui a suivi tout au long de
mes années au LEEI. Je le remercie pour l’encouragement, les discussions, et… les
corrections de ce manuscrit malgré ses énormes activités d’enseignement.
vAvant propos
- Madame Maria Pietrzak-David, Professeur à l’ENSEEIHT et responsable du
département du Génie Electrique, pour la confiance qu’elle m’a accordée durant les
années de vacations et d’ATER. Je la remercie également de sa gentillesse.
- Messieurs Henry Foch, Hubert Piquet et Stephan Astier pour les discussions et conseils à
propos de ces travaux.
Je remercie le personnel administratif du LEEI : Mesdames BODDEN, ESCAIG, PIONNIE,
SCHWARZ, MEBREK, Mademoiselle CHARRON, Monsieur BERTELLI, ainsi que
Monsieur DALZOVO pour leurs compétences, leur gentillesse et leur disponibilité.
Je tiens à remercier très sincérement Lauric Garbuio, Paul-Etienne Vidal, Sylvain Canat,
Gianluca Postiglione et Martin Blodt, occupants du bureau E 113a, qui ont créé une ambiance
sympathique et … une bonne odeur du café matinal... Je remercie également mes amis au
LEEI, en particulier : Rémi Saïsset (merci pour le modèle de la pile à combustible), Afef Ben
Abdelghani, Houssem Demni, Jérémi Regnier et Adam Mirecki.
Je pense à Rosendo Peña-Eguiluz, Julian van der Merwe, Vincent Riga et Weiping Zhang,
anciens membres de la République des Etrangers du bureau E 113a, pour l’amitié qui passe la
frontière.
Je remercie également toute la famille Pelous et Cahuzac, en particulier Mamie et Cédric,
pour m’avoir accueillie comme une propre fille et petite fille… Les mots ne suffisent pas pour
exprimer la formidable chance que j’ai : leur hospitalité, l’affection, le réconfort,
l’encouragement, les conseils, les cours de français … les gâteaux …
Enfin, je dédicace cette thèse à ma famille : Maman, mes frères Adri et Deni, qui m’ont
moralement soutenue malgré la distance qui nous sépare. Je les remercie du fond du cœur
pour l’amour qu’ils me donnent abondamment …
Au dessus de tout, je remercie le Seigneur, Dieu Tout Puissant, car ces travaux ne peuvent pas
être réalisés sans son aide. Il m’a donné la chance d’être en France, d’avoir une vraie famille,
une famille adoptive et les encadrants qui me soutiennent énormément, et de m’accompagner
jusqu’au bout dans toutes les épreuves …
viTable des matières
Notations ......................................................................................................xi
Introduction1
Chapitre 1 Le Bond Graph Causal dans le cadre d'une approche système
en Génie Electrique......................................................................3