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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERHCE
SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE TECHNOLOGIE D'ORAN
MOHAMED BOUDIAF
FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE
DEPARTEMENT D'ELECTROTECHNIQUES
MEMOIRE EN VUE DE L'OBTENTION DU DIPLOME DE
DOCTEUR EN ES-SCIENCES
SPECIALITE: COMMANDES ELECTRIQUES
Présenté par
Mr LARBI M'HAMED
Sujet de mémoire
Contribution à la commande sans capteur des machines synchrones
à aimants permanents
SOUTENUE LE: 14/02/2011 DEVANT LE JURY COMPOSE DE:
Mr M.BOUHAMIDA Président Maître de conférences, USTO– Oran
Mr B. MAZARI Rapporteur Professeur, USTO– Oran
Mr M.K. FELLAH Examinateur Professeur, U. Sidi Bel Abbes
Mr A. MANSOURI Examinateur Professeur, ENSET-Oran
Mr A. MEROUFEL Examinateur Professeur, U. Sidi Bel Abbes
Mr S. HASSAINE Invité Maître de conférences, U. Tiaret

1
Avant propos
Je tiens à exprimer mes profondes gratitudes à Monsieur MAZARI Benyounes, Professeur à
l’Université des Sciences et Technologies d'Oran (USTO), et directeur du Laboratoire de
Développement et Entraînement Electrique (LDEE), pour avoir encadré mes travaux et pour
ses conseils tout au long de ces années.
Je remercie vivement Monsieur HASSAINE Said, Maître de conférence à l’université Ibn
Khaldoune de Tiaret pour avoir accepté de codiriger ces travaux, ainsi que pour sa gentillesse,
son expérience et les encouragements qu’il m’a apportés durant la thèse.
Je tiens à remercier Monsieur GERARD Champenois, Professeur des universités à Poitiers
France, et directeur du Laboratoire d’Automatique et d’Informatique Industrielle (LAII) pour
m’avoir accueilli au sein de son laboratoire.
J’ai été profondément honoré que Monsieur BOUHAMIDA Mohamed, Maître de
conférence à l’Université des Sciences et Technologies d'Oran (USTO), a accepté de présider le
jury de thèse.
Je remercie Monsieur FELLAH Mohamed Karim, Professeur à l'université de Djillali Liabès
de Sidi Bel-abbes, pour la participation au jury en tant qu’examinateur et puis entant que
membre dans le jury.
Je tiens à remercier Monsieur MANSOURI Abdellah, Professeur à l'Ecole Normale
Supérieure d'Enseignement Technique (ENSET) d'Oran, pour avoir accepté d'être examinateur
de ce mémoire et pour sa participation au jury.
Mes sincères remerciements à Monsieur MROUFEL, Professeur à l'université de Djillali
Liabès de Sidi Bel-abbes, pour l’intérêt qu’il a voulu porter à ce travail en acceptant de
l’examiner.
Que tous les membres, collègues du LDEE, LAII et mes amis à l’université de Tiaret
trouvent ici le témoignage de mon amitié.
Enfin, je ne saurais terminer cet avant-propos sans remercier ma grande famille (mes
parents, frères et sœurs) et ma petite famille (ma femme et mes enfants abdELLAH, Nour et
Hadjer), pour leurs encouragements et soutien constant.

2
Tables des Matières
Avant Propos 1
Table des Matières 2
Introduction Générale 6
Chapitre I Modélisation de la machine synchrone à aimants
permanents et de son alimentation
9
I.1 Introduction 10
I.2 Structure de la Machine Synchrone à Aimants Permanents 10
I.3 Modélisation de la MSAP dans le repère statorique (abc) 14
I.4 Modélisation de la MSAP dans le repère biphasé 17
I.5 Application des transformations triphasées/biphasées au modèle
de la MSAP 19
I.6 Alimentation du MSAP 21
I.6.1 Modèle de l’onduleur de tension 22
I.6.2 Modulation de largeur d’impulsion (MLI) vectorielle 23
I.7 Résultats de simulations et interprétations en boucle ouverte 28
I.8 Conclusion 30
Chapitre II Commande Vectorielle de la MSAP 31
II.1 Introduction 32
II.2 La commande vectorielle 33
II.2.1 Principe de la commande vectorielle 33
II.2.2 Régulateur analogique et numérique 35
II.2.3 Commande des courants statoriques par un régulateur PI 37
II.2.4 Commande de vitesse par un régulateur PI 39
II.2.5 Saturation des courants et des tensions 41
II.3 Résultats de simulation et interprétations 41
II.4 Conclusion 45
Chapitre III Commande Robuste 46
III.1 Introduction 47
III.2 La Commande par Modèle Interne CMI 47
III.2.1 Principe de la commande par modèle interne CMI 48

3
III.2.2 Propriétés générales des structures de CMI 48
III.2.3 Stabilité 49
III.2.4 Erreur statique nulle 50
III.2.5 Application de la structure de CMI pour la commande en vitesse
de la MSAP
50
III.2.6 Résultats de simulation et interprétations 52
III.3 La commande RST 54
III.3.1 Principe de régulateur RST 54
III.3.2 Dimensionnement du régulateur RST 55
III.3.3 Application à la MSAP 56
III.3.3.1 Commande des courants statoriques par régulateur RST 56
III.3.3.2 Commande de la vitesse par un régulateur RST 57
III.3.4 Résultats de simulation et interprétations 58
III.4 Etude comparative 61
III.5 Conclusion 64
Chapitre IV Commande sans capteur mécanique 65
IV.1 Introduction 66
IV.2 Classification des méthodes de la commande vectorielle sans
capteur mécanique
67
IV.3 Commande vectorielle sans capteur mécanique fondée sur
l’estimation de la f.e.m
68
IV.3.1 Modélisation de MSAP en vue de la commande vectorielle sans
capteur mécanique
68
IV.3.1.1 Modèle non linéaire d’ordre complet de la MSAP 71
IV.3.1.2 Modèle non linéaire d’ordre réduit de la MSAP 72
IV.3.1.3 Modèle linéaire d’ordre réduit de la MSAP 73
IV.3.2 Estimateur de Matsui 77
IV.3.2.1 Principe de la méthode 77
IV.3.2.2 Commande de la vitesse sans capteur mécanique 78
IV.3.3 Résultats de Simulation et interprétations 79
IV.4 Commande vectorielle sans capteur mécanique fondée sur
l’Observateur d’Etat
83
IV.4.1 Principe général 83

4
IV.4.2 Observateur d’état 84
IV.4.3 Observateur d’état de la commande sans capteur mécanique 85
IV.4.4 Résultats de simulation et interprétations 87
I.V.5 Etude comparative 90
IV.6 Conclusion 91
Chapitre V Résultats expérimentaux 93
V.1 Introduction 94
V.2 La structure de commande globale à implanter 95
V.3 Résultats expérimentaux et interprétation de la commande avec
capteur mécanique
95
V.3.1 Essai nominal 96
V.3.2 Test de Robustesse 98
V.3.2.1 Variation du moment d'inertie (J) 100
V.3.2.2 Variation du frottement visqueux (fc) 103
V.3.2.3 Variation de la résistance statorique (Rs) 106
V.3.2.4 Variation de l’inductance statorique (L) 109
V.3.2.5 Variation du Flux de aimants permanents ( f
φ
) 112
V.3.3 Etude comparative 115
V.4 Résultats expérimentaux et interprétations sans capteur
mécanique en boucle ouverte
116
V.4.1 Essai nominal 116
V.4.2 Test de Robustesse 119
V.4.2.1 Variation du moment d'inertie (J) 121
V.4.2.2 Variation du frottement visqueux (fc) 122
V.4.2.3 Variation de la résistance statorique (Rs) 123
V.4.2.4 Variation de l’inductance statorique (L) 124
V.4.2.5 Variation du Flux des aimants permanents ( f
φ
) 125
V.5 Conclusion 126
Conclusion Générale 127
Annexes 130
Bibliographie 138