CONTRIBUTION A LA COMMANDE PREDICTIVE DIRECTE DU

Thèse préparée au sein du
L
aboratoire d’électrotechnique Batna (LEB),
Université de Batna 2 Algérie
République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
UNIVERSITE DE BATNA
2
Faculté
de
Technologie
Thèse
Présentée pour obtenir le
diplôme
de
DOCTORAT
En
SCIENCES
En
ELECTROTECHNIQUE
Présenté par
DJAGHDALI LAKHDAR
Ingénieur d
’
Etat en Electrotechnique
–
Université de Batna
2
Ma
gister en Electrotechnique
–
Université de
Biskra
CONTRIBUTION A LA COMMANDE
PREDICTIVE
DIRECTE
DU COUPLE D
E LA MACHINE
À
INDUCTION
Soutenu l
e
:
03
/
12
/
2016
Devant le Jury
composé de
:
Dr.
ABDESSEMED Rachid
Professeur
Univ. Batna
2
Président
Dr. BELKACEM Sebti
Maitre de Con
f
éren
c
es
–
A
-
Univ. Batna
2
Rapporteur
Dr. NACERI Farid
Professeur
Univ. Batna
2
Co
-
Rapporteur
Dr.
RAHEM Djamel
Professeur
Univ. O.E.B
Examinateur
Dr. DIB Abderrahmane
Maitre de Conféren
c
es
–
A
-
Univ. O.E.B
Examinateur
Dr. CHAIBA Azzeddine
Maitre de Conféren
c
es
–
A
-
Univ. Sétif
1
Examinateur

REMERCIEMENTS
Les travaux présentés dans cette thèse ont été totalement effectués en Al
gérie, au sein du
Laboratoire d’électrotechnique Batna
(
LEB
)
, du Département du génie électrique de
l’université de
Batna
2
.
Tout d’abord, je ne saurai débuter ces remerciements, sans m’adresser à mes directeurs de thése,
en l’occurrence Messieurs
SEBTI
Belkacem
Maitre de Conférences au Département de Génie
Electrique de l’un
iversité de Batna
2, et
NACERI Farid
Professeur au
Département de Génie Electrique
de l’université de Batna
2, qui ont bien voulu prendre en charge la direction scientifique de mon
travail. Leurs conseils judicieux et leur
s
encouragements m’on beaucoup aidé pour l’aboutissement
des ces travaux.
Qu’ils
trou
vent ici, l’expression de ma profonde gratitude.
Mes remerciements les plus sincères sont adressés à Monsieur
ABDESSEMED Rachid
Professeur
au Département de Génie Electrique de l’université de Batna
2 me fait le grand bonneur de présider le
jury d’examen
de ma thèse. Je l’en remercie profondément,
mais,
aussi pour sa disponibilité, ses
conseils précieux émanant de sa longue expérience, ses encouragements et pour toute la bienveillance
qu’il a
e
u
e
à mon égard.
Je tiens à exprimer mes chaleureux remerciemen
ts et toute ma gratitude à monsieur
RAHEM
Djamel
Professeur au Département de Génie Electrique de l’université
d'Oum El bouaghi
, pour
l’intérêt qu’il a témoigné à l’égarde de mon travail et pour l’honneur qu’il m’a fait en acceptant de faire
partie du jury
d’examen
.
J’adresse l’expression sinsère de
mes vifs remerciements
à monsieur
DIB Abderrahmane
Maitre
de Conférences
au Département de Génie Electrique de l’université
d'Oum El bouaghi
,
pour son
intérêt
et pour l’honneur qu’il m’a fait en acceptant d’examiner ces travaux.
Je suis très reconnaissant à monsieur
CHAIBA Azzed
d
ine
Maitre de Conférences au Département
de Génie Electrique de l’université Setif
1
, pour l’intérêt qu’il a porté ce travail
en acceptant de faire
partie de l’onnorable jury d’examen.
A toutes les personnes, qui ont contribué de près ou de loin, directement ou indirectement à
l’aboutissement de ce travail. Je n’oublierai pas de remercier l’ensemble des enseignants du
départemen
t de Génie Electrique de l’université de Batna
2, qui m’ont considérés comme un de leurs
collègues plutôt qu’un de leurs étudiants et qui m’ont témoigné une grande sympathie.
Enfin, je ne pourrais terminer ces remerciements sans une pensée à l’ensemble de
mes enseignants,
qui sont à l’origine de tout mon savoir.
Je dédie tout particulièrement ce travail à mes parents les plus chers que Dieu les garde pour
moi et à toute ma famille, qu’ils trouvent en cette thèse le modeste témoignage de ma
profonde reconna
issance.
Je remercie Dieu le tout puissant de m'avoir donnée courage, patience
Et
force durant toutes
ces années d'étude.
Djaghdali Lakhdar

Résumé
ﺔﺻﻼﺧﻟا
:
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(Le flux statorique)
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:
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ﻻ
يؤﺑﻧﺗ مﻛﺣﺗ ،ﻲطﺧ
ظﺣﻼﻣﻟا، نﻣﻠﻛ رﺗﻠﻓ ،
ﻟا
ﻲﻔﯾﻛﺗ
.
Abstract
:
The induction machine technology offers new perspectives in many industrial fields, mainly that values
its simple mechanical structure, robustness and low cost. However its dynamic behavior is very complex (multi
variable nonlinear system strongly coupl
ed) makes his order is complicated requires complex control
algorithms.
With the advancement of power electronics, related to the appearance of fast components switches, caused
significant changes in the design of control systems. This development has enco
uraged the emergence of
different strategies of control: vector control, the Direct Torque Control (DTC) and nonlinear predictive control
etc...
The DTC, based on the orientation of the stator flux, is one of the methods introduced by
DEPENBROCK
“DSC”
unde
r the terminology "Direct Self Control." This type of control has been presented as an alternative to the
vector control by stator flux orientation, which has the major disadvantage of being
relatively sensitive to
changes in machine
parameters.
The purpos
e of this thesis in the first place is to present a multitude of control
technology alternatives to DTC, the aim of improving the performance of the classical DTC especially the mastery
of the variation of the switching frequency and reduced torque ripple
and flow; then the implementation of a
predictive control law based on the input
-
output linearization characterized by high performances.
Results
demonstrate the efficiency and dynamic performances of the proposed strategy.
Keywords
: Asynchronous machine,
control DTC, DTC
-
SVM, nonlinear control, predictive control
, kalman filter,
adaptatif
observer
.
Résumé
: La machine asynchrone offre de
nouvelle perspective technologique
dans de nombreux
domaines industriels, où l’on apprécie principalement sa simple structure mécanique, sa robustesse et son faible
coût. Cependant son comportement dynamique est très complexe (système non linéaire multi variables
fortement couplées)
ce
qui rend sa commande compliquée en
exige
ant
des algorithmes de contrôle complexes.
Avec les progrès de l’ électronique de puissance, liés à l’ apparition de
s
composants interrupteurs
rapides, a provoqué des changements importants dans la conce
ption des systèmes de
commande/régulation. Ce développement a favorisé l' émergence de différentes stratégies de commandes :
Commande
vectorielle,
DTC
, non linéaire et commande prédictive… etc.
Le contrôle direct de couple DTC " Directe To
rque Control " , basé sur l'orientation du flux statorique, est
l'une des méthodes introduite par
DEPENBROCK
sous la terminologie DSC "Direct Self Control ".
Ce type de
commande a été présenté comme une alternative à la commande vectorielle par orientati
on de flux statorique,
qui présente l'inconvénient majeur d'être relativement sensible aux variations des paramètres de la
machine.
Le but de ce travail
dans un premier lieu
,
est de présenter une multitude de techniques de
commande altern
atives à la commande DTC,
dans
l’
objectif d’ améliorer
les
performances de la DTC . S
urtout la
maitrise de la variation de la fréquence de commutation et la réduction des on
dulations du couple et du flux.
Puis
la mise en œuvre
d’une
loi de commande pré
dictive
basée sur
la linéarisation entrée
-
sortie
caractérisée par
des
performance
s élevées.
les résultats obtenus démontrent l’ efficacité et les performances dynamiques de la stratégie proposée.
Mots clés
:
Machine asynchrone, Commande DTC, commande DTC
-
SVM, commande non linéaire,
commande
prédictive
, Filtre de Kalman, observateur adaptatif.

Travaux de Recherche
Travaux de recherche
Les résultats des travaux scientifiques relatifs à la thèse, ont fait l’objet de plusieurs publications et
communication
s
internationales.
A
.
Publications internationales
1
.
L. Djaghdali, S. Belkacem, and F. Naceri.
“
REDUCING OF TORQUE AND FLUX RIPPLES IN DTC OF IM
BASED ON PREDICTIVE CONTROL”,
journal of Electrical Engineering
.
Vol 16, Issue 01, March 2016
(
http://www.jee.ro
).
2
.
L. Djaghdali,
S. Belkacem,
and
F. Naceri «
HIGH PERFORMANCE
SPEED OF THE INDUCTION MOTOR
DRIVES BY THE PREDICTIVE CONTROL USING SPACE VECTOR MODULATION
».
International Journal of
Development Research Vol. 5, Issue, 06, pp. 4645
-
4654, June, 2015
.
(
http://www.journalijdr.com
)
.
3
.
L. Djaghdali, F. Naceri and S. Belkacem
«
A NOVEL DTC
-
SVM ASSOCIATED WITH THE CALCULATION OF PI
REGULATOR OF THE INDUCTION MACHINE
».
Asian Journal of Science and Technology. Vol. 6, Issue 04, pp.
1241
-
1247, April, 2015.
(
http://www.journalajst.com
).
4
.
L.
Djaghdali, F. Naceri and S. Belkacem «
Comparison of the Performan
ce Speed of the Induction
Motor
Drives by the Predictive Control and PI Regulator, Using Space Vector Modulation
»
Journal of Advanced
Research in Science and Technology.
Vol. 1, Issue 02. p
p 107
-
119; 2014
.
(
http
://www.jarst.info/index.php/JARST).
B
.
Publications nationale
1
.
L. Djaghdali, F. Naceri and S. Belkacem
. «
Performance Evaluation of Model Predictive Direct
Torque Control of Induction Machine Based on input
-
output linearization
»
Revue des Sciences
et
de
la
Technologie
–
RST.
Volume 6 N°1 / janvier 2015; pp. 25
-
34
.
(
http://www.revues.univ
-
batna.dz/rst2/index.php/presentation
).
C
.
Communication internationales
1
.
L. Djaghdal
i, F. Naceri and S. Belkacem “
Predictive Direct Torque Control for Flux and Torque Ripple
Reduction of Induction Machine
”
8
th
Conference on Electrical
Engineering,
November
16
-
17
th
,
2014
;
Batna,
Algeria
.
2
.
L. Djaghda
li, F. Naceri and S. Belkacem
“
Contribution the Predictive Control on the Minimization of the
chattering the Torque and the Stator
Flux of the Induction Machine”
Second International Conference on
Electrical Engineering and Control Applications
ICEECA’2014;
November 18
-
20
th
,
2014;
Constantine, Algeria.
3
.
L. Djaghdali, S. Belkacem, and F. Naceri «
Comparative study performance of Direct Torque Control and
Predictive Torque Control of Induction Machine».
“Accepted for”
International
Conference on Control
Automation and Diagnosis (ICCAD
'17),
January 19
-
21
th
, 2017;
Hammamet, Tunisia.