PROJET DE FIN D`ÉTUDES POUR L`OBTENTION Identification et

2012 / 2013
PROJET DE FIN D’ÉTUDES POUR L’OBTENTION
DU DIPLOME D’INGÉNIEUR DE L’UNIVERSITÉ LIBANAISE
FACULTÉ DE GÉNIE - BRANCHE III
Département: Génie Électrique et Électronique
Par :
Farah SALAMEH
Identification et Commande de Moteurs Brushless
Pour Mini-Drones
Sous la direction de :
Dr. Youssef HARKOUSS
Soutenu le 04 octobre 2013 devant le jury composé de :
Dr. Hussein EL AMINE
Président
Dr. Youssef HARKOUSS
Membre
Dr. Zouheir EL HAJJ
Membre

i
Remerciements
Les travaux présentés dans ce mémoire ont été effectués au sein des départements DCSD de l’Onera
et DMIA de l’ISAE de Toulouse sous la direction d’Alexandre JANOT, Thierry LE MOING et François
DEFAY. Je leur exprime ma plus profonde reconnaissance pour m’avoir confié ce projet et pour leur
encadrement attentif et directif durant ce stage. Je tiens aussi à leur reconnaître le temps précieux qu'ils
m’ont consacré.
Je remercie également Dr. Youssef HARKOUS, mon superviseur à la faculté de génie III pour avoir
suivi mon travail en stage.
Mes sincères remerciements sont aussi adressés aux membres du jury pour avoir accepté d’honorer
par leur jugement mon travail.
J’adresse également mes remerciements à tous les professeurs et les enseignants du département
Génie Electrique et Electronique à la Faculté de Génie III. Je remercie particulièrement le doyen Dr.
Rafic YOUNES, le directeur de la branche III de la faculté de génie Dr. Mohammad HAMDAN, et le
directeur du département Génie Electrique et Electronique Dr. Zouheir El Hajj. Merci pour leur aide et
leur support tout au long de mes études à la faculté de génie.
Finalement, je remercie très chaleureusement ma famille. Merci pour l'inestimable soutien moral et
pour l’encouragement que j’ai toujours reçus malgré la distance. Et enfin, un dernier et grand merci à
celui qui partage ma vie, à mon mari. Merci pour avoir été toujours à mes côtés, pour m’avoir rendue
heureuse, pour son soutien et sa patience pendant les moments difficiles. Merci infiniment!

ii
Résumé
Ce mémoire présente le fruit d’un travail de six mois portant sur la commande et l’identification des
moteurs brushless des minidrones. Ces moteurs appartiennent à la catégorie des machines synchrones à
aimants permanents devenues de plus en plus utilisées dans les applications embarquées grâce à leurs
performances supérieures aux autres types de moteurs.
Parmi les nombreux types de commandes proposés pour contrôler les moteurs brushless en couple
et en vitesse, la commande vectorielle est la plus performante et surtout pour maitriser le comportement
du moteur en régime transitoire. L’objectif de ce type de contrôle est d’aboutir à un modèle simple de la
machine qui rend possible la commande séparée du flux et du couple, de façon à obtenir une commande
identique à celle du moteur à courant continu. Cependant, un contrôle vectoriel efficace nécessite une
bonne connaissance des paramètres électriques et mécaniques du moteur, d’où l’importance de procéder
à des techniques d’identification pour estimer la valeur de ces paramètres.
Dans ce travail on propose une technique d’identification paramétrique adaptée aux moteurs
brushless des minidrones. Cette technique est basée sur le modèle inverse du moteur établi dans le repère
de Park. L’identification se fait en boucle fermée en excitant le moteur par des consignes de courants et
de vitesse suffisamment riches en fréquences. Ces consignes de commande permettent de bien exciter
les paramètres sans toutefois nuire aux performances du moteur en boucle fermée. L’identification
paramétrique ainsi que la commande vectorielle du moteur brushless ont été réalisées en simulation puis
validées expérimentalement sur un kit de développement de Texas Instruments.

iii
Table des Matières
Remerciements.............................................................................................................................
i
Résumé.............................................................................................................................................
ii
Table des matières......................................................................................................................
iii
Table des figures.........................................................................................................................
v
Liste des tableaux.......................................................................................................................
vii
Introduction Générale.......................................................................................................
1
Chapitre 1: Modélisation et commande des MSAP..................................
3
1. Introduction................................................................................................................................
3
2. Généralités..................................................................................................................................
3
3. Modélisation...............................................................................................................................
4
3.1 Modélisation du MSAP...............................................................................................
4
3.1.1 Modélisation dans le repère triphasé..........................................................
4
3.1.2 Modélisation dans le repère diphasé (d,q)................................................
6
3.2 Modélisation de l’onduleur triphasé......................................................................
7
4. Commande du MSAP............................................................................................................
10
4.1 Diagramme vectoriel du MSAP...............................................................................
10
4.2 Stratégies de commande du MSAP........................................................................
11
4.2.1 Commande scalaire............................................................................................
11
4.2.2 Commande vectorielle......................................................................................
11
5. Conclusion..................................................................................................................................
14
Chapitre 2: Techniques d’identification............................................................
15
1. Introduction................................................................................................................................
15
2. Définition.....................................................................................................................................
15
3. Classification des méthodes d’identification................................................................
15
4. Démarche générale d’identification.................................................................................
16
5. Techniques d’identification paramétrique des systèmes.........................................
17
5.1 Identification basée sur l’erreur de sortie.............................................................
17
5.2 Identification basée sur l’erreur d’entrée.............................................................
18
5.2.1 Méthode des moindres carrés simples.......................................................
19
5.2.2 Méthode des variables instrumentales.......................................................
20
6. Signal d’excitation...................................................................................................................
21
7. Conclusion..................................................................................................................................
22

iv
Chapitre 3: Résultats de simulation.......................................................................
23
1. Introduction................................................................................................................................
23
2. Modèle du moteur....................................................................................................................
23
3. Commande vectorielle...........................................................................................................
23
3.1 Boucle de courant..........................................................................................................
23
3.2 Boucle de vitesse............................................................................................................
25
4. Identification des paramètres électriques et mécaniques.........................................
26
4.1 Signaux d’excitation.....................................................................................................
27
4.2 Pré-filtrage des données..............................................................................................
27
4.3 Identification des paramètres électriques.............................................................
28
4.3.1 Moindres carrés simples..................................................................................
28
4.3.2 Variables instrumentales.................................................................................
29
4.4 Identification des paramètres mécaniques...........................................................
30
5. Conclusion..................................................................................................................................
31
Chapitre 4: Validation Expérimentale................................................................
33
1. Introduction................................................................................................................................
33
2. Environnement du travail.....................................................................................................
33
3. Identification des paramètres électriques.......................................................................
35
4. Identification des paramètres mécaniques.....................................................................
37
5. Conclusion..................................................................................................................................
41
Conclusion Générale...........................................................................................................
43
Bibliographie.............................................................................................................................
45
Annexes..........................................................................................................................................
47
A. Schémas Simulink..................................................................................................................
47
B. Identification de fh de l’Hélice 2.......................................................................................
48