Contexte général

LABORATOIRE Génie Electrique et Electronique Paris
CentraleSupélec – CNRS – Université Paris Sud et Université P et M Curie
11, Rue Joliot Curie Plateau du moulon 91192 Gif sur Yvette
SUJET DE STAGE/MASTER :
ARCHITECTURE HYBRIDE DE COMMANDE TOLERANTE AUX DEFAUTS
ELECTRIQUES DES SYSTEMES DE CONVERSION D’ENERGIE
Mots-clés : Défaut électrique, détection de défaut, commande tolérante aux fautes, algorithme
de vote, phénomène Zénon.
Prérequis : Génie électrique, Automatique, simulation numérique (Matlab-Simulink).
ENCADRANTS:
Moussa BOUKHNIFER (EC), ESTACA [e-mail]
Demba DIALLO (PU), GeePs [email protected]alesupelec.fr
ÉQUIPES D’ACCUEIL: Ce travail se déroule dans le cadre d’activités communes entre l’ESTACA
et le Laboratoire Génie Electrique et Electronique de Paris (GeePs).
Le stagiaire pourra être amené à répartir équitablement son temps entre les deux laboratoires.
DESCRIPTIF ET APPORT DU TRAVAIL:
Contexte général
Les diverses normes internationales liées à la préservation de l’environnement (utilisation
d’énergies renouvelables et réduction des émissions de gaz à effet de serre) obligent les
constructeurs automobiles à optimiser les chaînes de propulsion conventionnelles mais surtout
à développer d’autres alternatives de motorisation dont l’une des plus prometteuses est le
véhicule électrique. Néanmoins ces nouvelles propulsions doivent garantir les mêmes
performances et le même niveau de sureté de fonctionnement (fiabilité et sécurité en
l’occurrence).
La chaîne de propulsion électrique est conçue autour d’un nombre important de constituants
(machine électrique, capteur(s), convertisseur(s) de l’électronique de puissance, etc.) qui
peuvent être le siège de défauts. La détection et la localisation de ces défauts sont
indispensables mais pas suffisantes pour assurer la sureté de fonctionnement du système. En
effet pour assurer un fonctionnement en mode dégradé, il faut mettre en œuvre une
architecture de commande tolérante aux fautes.
Objectifs du stage
Les travaux de recherche proposés visent à l'élaboration des stratégies de commande tolérante
aux fautes FTC basées sur les algorithmes de vote qui vont aider à la prise de décision
automatique pour la reconfiguration du contrôleur.
Nous avons retenu et évalué 4 algorithmes avec trois structures pour un défaut du capteur
mécanique.
La première structure (Output FTC) est appliquée sur la sortie du système où l'algorithme de
vote surveille l'état de santé du capteur. En cas de perte totale du capteur, l'algorithme choisit

de nouvelles entrées par redondance logicielle en se basant sur la vitesse estimée par des
capteurs virtuels (observateurs). Dans la deuxième structure (Input FTC), le même principe
est appliqué à l'entrée du système (la commande) où l'algorithme de vote choisit entre un
correcteur PI pour le fonctionnement nominal et deux correcteurs robustes en cas d'apparition
de défaut. La troisième structure (Input/output FTC) est une hybridation des deux précédentes
où deux algorithmes de vote sont appliqués simultanément à la sortie (la vitesse) et à l'entrée
du système (la commande).
L’objectif du stage est l’extension de l’architecture hybride aux défauts électriques (capteurs,
actionneurs ou sources d’énergie) des chaines de conversion d’énergie qui incluent aussi bien
les actionneurs pour la propulsion électrique que les génératrices dans les systèmes de
production et de stockage d’énergie électrique.
Le travail est envisagé selon quatre axes:
1- Développer un module de diagnostic (détection et estimation) afin de découpler les deux
structures de vote
2- Evaluer l’architecture hybride avec une nouvelle structure Input FTC qui intègre la
commande dans la boucle de retour
3- Synthétiser les algorithmes de vote de façon à mitiger l’effet du phénomène Zénon
(oscillations haute fréquence de la grandeur de commande) qui est susceptible
d’apparaître et de déstabiliser le système en boucle fermée.
4- Validation expérimentale sur le banc d’essais développé à l’ESTACA.
Expertise:
1- Raisemche A., Boukhnifer M., Larouci C., Diallo D., Two active fault tolerant control schemes of induction
motor drive in EV or HEV, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 63 N°1, p. 19-29, 01/2014
2- Raisemche A., Boukhnifer M., Larouci C., Diallo D., Experimental GIMC fault tolerant control using fixed
order H infinity approach for EV induction motor drive, 22nd Mediterranean Conference on Control and
Automation, 16-19/06/2014, Palerme, Italie
3- Raisemche A., Boukhnifer M., Larouci C., Diallo D., Commande tolérante aux défauts du capteur mécanique
d'une machine asynchrone dans une chaine de traction d'un véhicule électrique, Revue 3EI, N° 73, p. 39-45,
07/2013
4- Boukhnifer M., Raisemche A., Diallo D., Fault tolerant control design of induction motor drive in electrical
vehicle: a hybrid control approach, 21st Mediterranean Conference on Control and Automation, p. 40-45, 25-
28/06/2013, Platanias-Chania, Grèce
5- Boukhnifer M., Raisemche A., Diallo D., Larouci C., Fault tolerant control to mechanical sensor failures for
induction motor drive: a comparative study of voting algorithms, 39th IEEE IECON, 10-13/11/2013, Vienne,
Autriche.