APPLICATION DES SYSTEMES STRUCTURES A L’ETUDE DU

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Sujet de Thèse CO-CONCEPTION D’UN RESEAU A FAIBLE PUISSANCE DE COURT-CIRCUIT APPLICATION AUX RESEAUX EMBARQUES Responsables : Didier GEORGES/ Nicolas RETIERE Email : didier.georges@inpg.fr / nicolas.retiere@leg.ensieg.inpg.fr Tel : 04 76 82 62 32 / 04 76 82 63 60 Co-encadrant : Gildas BESANCON Email : gildas.besancon@inpg.fr Tel : 04 76 82 62 30 Financement : demandé (MENRT) MOTS-CLES : Réseaux embarqués, stabilisation de tension, co-conception, optimisation, commande. CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET : Les réseaux d’alimentation embarqués (que cela soit pour des navires, des automobiles, des avions voire des systèmes plus petits comme les PC) suivent actuellement une évolution comparable à celle des systèmes informatiques dans les années 70. De fortement centralisés, ils se caractérisent de plus en plus comme des ensembles intégrés de systèmes distribués et fortement inter-agissant entre eux. Cette évolution trouve son origine principale dans la généralisation de l’électricité comme vecteur énergétique principal en remplacement des formes hydrauliques ou pneumatiques. En effet, les systèmes électriques offrent de meilleurs rendements, une plus grande souplesse d’utilisation pour une moindre maintenance. La taille des réseaux embarqués est ainsi croissante et leurs sources d’énergie et moyens de stockage se diversifient (turbines à gaz, piles à combustible, supercapacités, batteries de puissance …). Ce n’est pas ...

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Ajouté le 24 septembre 2011
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Langue Français
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Sujet de Thèse CO-CONCEPTION D’UN RESEAU A FAIBLE PUISSANCE DE COURT-CIRCUIT APPLICATION AUX RESEAUX EMBARQUESResponsables: Didier GEORGES/ Nicolas RETIERE Email :didier.georges@inpg.fr/nicolas.retiere@leg.ensieg.inpg.frTel : 04 76 82 62 32 / 04 76 82 63 60 Co-encadrant : Gildas BESANCON Email :gildas.besancon@inpg.fr Tel76 82 62 30: 04 Financement :demandé (MENRT) MOTS-CLES : Réseaux embarqués, stabilisation de tension, co-conception, optimisation, commande. CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET : Les réseaux d’alimentation embarqués (que cela soit pour des navires, des automobiles, des avions voire des systèmes plus petits comme les PC) suivent actuellement une évolution comparable à celle des systèmes informatiques dans les années 70. De fortement centralisés, ils se caractérisent de plus en plus comme des ensembles intégrés de systèmes distribués et fortement inter-agissant entre eux. Cette évolution trouve son origine principale dans la généralisation de l’électricité comme vecteur énergétique principal en remplacement des formes hydrauliques ou pneumatiques. En effet, les systèmes électriques offrent de meilleurs rendements, une plus grande souplesse d’utilisation pour une moindre maintenance. La taille des réseaux embarqués est ainsi croissante et leurs sources d’énergie et moyens de stockage se diversifient (turbines à gaz, piles à combustible, supercapacités, batteries de puissance …). Ce n’est pas pourtant que les contraintes d’efficacité énergétique, de qualité, de sûreté de fonctionnement et finalement de coût se relâchent. Face à cette nouvelle problématique, on peut soit tenter d’améliorer les systèmes existants, sans être certain d’obtenir une meilleure solution, soit les concevoir de nouveau. Le problème de la conception des réseaux embarqués se décline en plusieurs points : 9Dans un premier temps se pose le problème de l’architecture physique optimale du réseau ; 9Puis, comment commander le réseau ainsi prédimensionné; à ce niveau on peut aussi décider de la localisation des capteurs et actionneurs du réseau ; 9Enfin, quelle conception technologique des différents composants du réseau ? Bien sûr, ces étapes ne sont pas indépendantes et nécessitent des rebouclages pour obtenir la meilleure solution vis-à-vis de l’ensemble des critères de dimensionnement. Dans cette thèse, nous nous intéresserons essentiellement aux deux premiers points (aborder le troisième est actuellement largement prématuré même si de nombreux travaux existent déjà au sein
Laboratoire d’Automatique de Grenoble – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex
du LEG concernant la conception de jeux de barre, de convertisseurs statiques et de machines électriques). Le plan de travail proposé est donc le suivant : 1)Optimisation de l’architecture du réseau :il s’agira de proposer et de valider une méthode de pré-dimensionnement du réseau satisfaisant un premier cahier des charges (sources d’énergie disponibles, localisation des charges, rendement maximal, limitation du facteur de puissance et des variations de tension en régime permanent). On devra donc répondre lors de cette étape aux questions suivantes : 9Quel niveau de tension et quelle fréquence ?9Quelle topologie du réseau et quelles sections de câble ?9Quels sources d’énergie complémentaires et moyens de stockage sont nécessaires pour un fonctionnement optimal ? Quelle localisation de ces moyens ?Les réponses apportées devront être optimales tant en régime de fonctionnement qu’en régime dégradé suite à un défaut. On traitera donc aussi à ce niveau les problèmes posés par une éventuelle reconfiguration du réseau. 2) Laconception optimale de l’architecture de commande:il s’agira de proposer et de valider une démarche complète allant du choix de la structure de commande jusqu’à sa conception elle-même. On devra répondre lors de cette étape aux questions suivantes :9Où placer les actionneurs (dispositifs d’électronique de puissance permettant de contrôler la puissance réactive par exemple) ou quelles variables de commande choisir demanière à maximiser la commandabilité du système (en minimisant notamment l’énergie à fournir pour commander le système) ?9Quelles sont les mesures nécessaires et comment placer les capteurs correspondants pour maximiser l’observabilité du système (obtenir le plus d’informations sur les états du système à partir des mesures) ?9Quel(s) algorithme(s) de commande et d’estimation d’état mettre en œuvre pour stabiliser le cos phi et limiter les variations de tension, en présence de perturbations diverses (variations de charge, défauts transitoires ou permanents, …) ?3) Bienentendu, si les résultats obtenus lors de la deuxième étape le justifiaient en terme de commande ou d’estimation d’état, un retour à la première étape pourrait être effectué permettant de choisir une autre solution plus adaptée.
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