Modlisation, Simulation et Commande des systmes l2ep.univ- Bruno FRANCOIS Modlisation, Simulation et Commande des systmes lectriques Bruno.francois@ 2

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    31-Mar-2018

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    Bruno FRANCOIS

    Modlisation, Simulation et Commande

    des systmes lectriques

    Bruno.francois@centralelille.fr

    2

  • 1

    3

    Plan

    Cours: Gnralit sur les systmes physiques

    Cours: Le Graphe Informationnel de Causalit +

    Modlisation de la machine courant continu

    TD : Modlisation dune bobine non linaireModlisation dune ligne de transport lectrique Modlisation dune essoreuseModlisation dun convoi ferroviaire

    Cours: Des principes dinversion aux principes de commande +

    Commande de la machine courant continu

    TD : Exemples dapplication

    TP : Application la simulation numrique, utilisation dun logiciel mtier

    4

    Modliser = Reprsenter et expliquer un phnomne ou un systme laide d quations mathmatiques

    Intrts ? :_ Meilleur comprhension_ Prdire les vnements_ Dimensionner_ Aider la dcision

    Contenu

    5

    Savoir dimensionner les lments dun systme en vue de saconception

    Structurer larchitecture de sa commande

    Objectiflaborer des modles simples permettant

    la comprhension qualitative et quantitative d'un phnomne ou dun systme

    Apprendre adapter la modlisation l'objectif vis et aux moyensdisponiblesAcquisition d un esprit critique vis--vis des rsultats tablis l'aided'un modle.

    6

    Sujets :

    TP No1 : Modlisation dun filtre passe bas pour la connexion de panneaux photovoltaques

    TP No2 : Modlisation dun transformateur pour un rseau lectrique de distribution

    TP No3 : Modlisation dune chane de traction dun vhicule lectrique

    Livrable individuel:- Protocole de simulation avec le fichier ralis- Compte rendu sur les rsultats calculs obtenus

  • 1

    1Bruno FRANCOIS

    Gnralits sur les systmes physiques

    2

    Introduction

    Les fondements philosophiques

    Dfinitions propres aux systmes physiques

    Utilit de la modlisation

    Les grands principes

    Vocabulaire

    Les problmes et les mthodes

  • 1

    3

    Problme scientifiqueProblme de conception

    Problme technique

    Rflexion organise+

    Concepts solides

    Recherchedune solution

    Mthode pour

    Et, si on avait une mthode systmatique pour raliser:

    Objectif : Etablir, sans contresens, un modle de connaissance en mettant en uvre les lois de la Physique

    dans le strict respect de la causalit

    IntroductionFace

    4

    Introduction

    Ceux qui senttent de pratique sans science sont comme des marins sur un navire sans timon ni boussole et qui ne

    savent jamais o ils vont. Toujours la pratique doit tre difie sur la bonne thorie.

    5

    Systmephysique

    Des relationsde cause effet=

    caractriser

    Sens physique Dmonstration

    Comprendre les relationsqui stablissent entre des lments physiques interconnects

    Objectif :

    Les fondements philosophiques

    Connaissance

    -Rgle de -Rgle -Rgle de -Rgle

    6

    "Jamais rien n'arrive sans qu'il y ait une cause ou du moins une raison dterminante,

    Les choses sont ordonnes, laction prcde la raction et laction exige un effort lorsquil sagit de passer dun tat un autre

    Le principe de causalit

    c'est dire qui puisse servir rendre raison a prioripourquoi cela est existant plutt que non-existant,et pourquoi cela est ainsi plutt que de toute faon"

    Les fondements philosophiques

    Si il y a un effet, cest

    Cest un principe respecter, rgle de qualification

  • 2

    7

    Le second (principe) est de diviser chacune desdifficults que j'examinais en autant de parcelles qu'il sepourrait et qu'il serait requis pour les mieux rsoudre

    Le principe de dcompositionLes fondements philosophiques

    Une approche analytique tente deen plusieurs lments, qui pourront tre tudis sparment

    Un systme complexe peut tre dcompos en sous ensembles plusfacile analyser et modliser. 8

    Le dterminisme- determinismus fin XVIIIe

    Ordre suivant lequel les conditions d'existence d'un phnomne sontdtermines,fixes absolument de telle faon que,ces conditions tant poses,le phnomne ne peut que se produire.

    -Doctrine philosophique suivant laquelle tous les vnements, et en particulierles actions humaines, sont lis et dtermines par la totalit des vnementsantrieurs

    - Ant. Systme probabiliste, systme alatoire

    Les mmes causes produisent les mmes effets

    9

    Systme : cest une organisation logique dun groupe dobjets, de fonctionsDfinitions dun systme

    Systme physique : cest une organisation logique dobjets

    Systme physique qui ragit : cest une organisation logique dobjets o se produisent des changes nergtiques : le comportement rsulte de ces changes.

    Systme physique qui fonctionne : cest une organisation logique dobjets qui obissent naturellement au principe de causalit qui induit la raction laction.

    Systme statique :- Systme dont les effets ne sont pas fonction de la grandeur temps

    Systme dynamique :- Systme dont les effets sont fonction de

    Systme non-stationnaire :Systme dont les paramtres

    10

    quifinalit :Principe selon lequel des conditions initiales diffrentes

    Homostasie :Propension dun systme rester dans sa norme, cest dire maintenir unquilibre tendant vers

    Approche rductionniste :

    qui dcompose les problmes en sous problmes plus simples.Cela suppose le fait que "le tout soit la somme des parties"-> Vision macroscopique

  • 3

    11

    Utilit de la modlisationExtraire de la connaissance, comment ?

    SYSTEMEREEL

    SYSTEMEMODELE

    Analyse dans le rel

    Mesures

    Solutions dereprsentation

    Interprtationabstraite

    MODELISATION

    Travaux danslunivers du

    modle

    Travaux dansLe rel Interprtation

    concrte

    CONCEPTION

    Equations

    Technologies de ralisation Mthodes dtude

    Conception, Implantation sur

    processeur

    DimensionnementConception de la

    commande

    Fichier de donnes (Excel)

    Mthodes dExpertise Techniques de construction

    Ordre,complexit

    12

    Quelques grands principes pour la modlisation

    Mettre en vidence les causes et les effets du systme mais aussi des diffrentes sous-parties ou composants de ce systme

    Par nature, la causalit physique des accumulateurs dnergie est intgrale

    Il nexiste pas un modle unique dun systme relPour chaque problme tudier, il y a des hypothses qui conduisent ltablissement dun modle qui nest valable que dans ces conditions

    13

    Ensemble dlments interconnects de manire logiqueen accord avec le principe de causalit

    Oprateur orientGrandeurs influentes

    EntresGrandeurs influence

    Sorties

    Les dfinitions propres aux systmes physiques

    Reprsentation

    Flche entrante = Grandeur influenteFlche sortante = Grandeur influenceCe dessin permet le respect du principe de causalit externe au systme 14

    Rseau

    Exemple dun systme lmentaire : un rservoir

    Vanne

    Rservoir

    1ere tape: Qualification du systme : dlimitationSystme rel

    Positiond ouverturede la vanne Niveau de

    liquide

    2eme tape: Quantification : systme modle

    Les dfinitions propres aux systmes physiques

  • 4

    15

    Rseau

    Volume augmente(effet)

    VolumeDbit

    Ouverturevanne(cause)

    Niveau deliquide

    Positiond ouverturede la vanne

    La causalitdegrs mtres

    Exemple dun systme lmentaire : un rservoirLes dfinitions propres aux systmes physiques

    (effet)

    Reprsentation

    16

    Rseau

    Volume augmente(effet)

    VolumeDbit

    Ouverturevanne(cause)

    Niveau deliquide

    Obtention dun enchanement causal structurel qui respecte la causalit

    Le systme est un oprateur orient

    Positiond ouverturede la vanne

    OUVERTURE DEBIT VOLUME NIVEAU

    CAUSE EFFET CAUSE EFFET CAUSE EFFET CAUSE EFFET

    POSITION

    Exemple dun systme lmentaire : un rservoirLes dfinitions propres aux systmes physiques

    17

    Rseau

    Influence du temps sur leffet !

    Dbit

    Ouverturevanne(cause)

    Niveau deliquide

    Positiond ouverturede la vanne

    temps

    OUVERTURE

    DEBIT

    CAUSE

    EFFET

    CAUSE

    EFFET

    CAUSE

    POSITIONA linstant initial

    VOLUME 1

    NIVEAU 1

    EFFET

    CAUSE

    EFFET

    t10

    Volume augmente(effet)

    Volume

    qdt

    dV=Akq 2=

    1= kA

    VS

    h1

    =

    A

    q

    V h

    Exemple dun systme lmentaire : un rservoirLes dfinitions propres aux systmes physiques

    18

    Objectif assign Rglage de la cause (pour y arriver)Quelque soit les perturbations

    Ce systme est compos de deux constituants principaux :

    Le systme asserviLes dfinitions propres aux systmes physiques

    Rseau

    Ouverture Niveau

    Processus

    Ouverture Niveau

    Commande

    Exemple : le rservoir

    Niveau dsir

  • 5

    19

    Rseau

    Longueur de la tige Ouverture Niveau

    Processus

    Ouverture Niveau

    Commande

    Rfrence de niveau: consigne

    Le systme asserviLes dfinitions propres aux systmes physiques

    La poursuite (de rfrence)Exemple : la chasse deau

    20

    Rseau

    Longueur de la tige Ouverture Niveau

    Processus

    Ouverture Niveau

    Commande

    Rfrence de niveau: consigne

    Fuite

    Fuite: perturbation

    La rgulation (face une perturbation)

    Le systme asserviLes dfinitions propres aux systmes physiques

    Exemple : la chasse deau

    21

    Grandeur de rglageGrandeur de perturbationGrandeur de mesure

    R1

    R2

    h (niveau)

    h (consigne de niveau)

    ref

    reg(action)

    (rglage del'ouverture)

    PROCESSUS

    COMMAND