CODIASE – COMMANDE ET DIAGNOSTIC DES SYSTÈMES ÉLECTRIQUES

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PRÉSENTATION

(Recherches déclinées en actions autour de la [Commande] et le [Diagnostic] des Systèmes Electriques.)
Les activités du groupe CODIASE se situent au carrefour de l’énergie électrique, de l’automatique, et du traitement du signal. Elles concernent un large domaine d’application couvrant les dispositifs de conversion de l’énergie électrique comme les machines électriques ou les générateurs électrochimiques et les dispositifs de traitement de l’énergie électrique comme les convertisseurs statiques et autres procédés visant à améliorer la qualité de l’énergie électrique mise à disposition.

THÉMATIQUES DE RECHERCHE

Le savoir-faire du groupe CODIASE, repose sur la création d’expertises dans les domaines de la commande et du diagnostic des systèmes de conversion de l’électricité, avec un axe méthodologique fort empreint de modélisation fine et de démarches théoriques adaptées.

Méthodologies : Modélisation, Commande et Observateurs robustes, Systèmes commutés, Optimisation temps réel sous contraintes et multi-objectif, Approche heuristique, Approche statistique, Contrôle par allocation, Commande prédictive, Méthode par régression, Spectroscopie d’Impédance électrochimique…

THÈME COMMANDE

Créer une expertise en conception de lois de commande : Choix d’une structure, Choix d’une modélisation adaptée à la commande ou l’observation d’états et d’indicateurs de performance, Méthodologie de réglage (optimisation, robustesse, reconfiguration…) et Amélioration de l’efficacité énergétique, qualité de l’énergie par conception du système mais aussi par décision optimisée temps réel du pilotage d’un ensemble.

Commandes performantes d’actionneurs : gestion optimisée temps réel des degrés de liberté des systèmes et de leur commande,

  • Approche couplée observation-commande pour l’augmentation des performances
  • Commande mutualisée d’actionneurs synchrones pour des structures coopératives.
  • Commande Multiactionneur et/ou Multiconvertisseur
  • Commande robuste, par découplage et sans capteur ou minimisant les capteurs, commande tolérant les fautes capteurs, reconfiguration en puissance et commande
  • Applications aux machines synchrones, asynchrones à cage et à double alimentation

Commande prédictive de machines en parallèle

Gestion de l’énergie : application au véhicule hybride voire autonome

  • Algorithmes hors ligne/parcours connu ou en ligne/parcours ‘inconnu’ pour la minimisation de consommation (programmation dynamique, commande optimale, logique floue, algorithme génétiques, optimisation combinatoire…)
  • Optimisation de la gestion temps réel de l’énergie dans un système multi-actionneurs sous contrainte de conduite et environnementale
  • Applications sur véhicules hybridés ou en stationnaire sur héliostats, centrale électro-hydraulique, bâtiment, DataCenter…

Commandes de convertisseurs statiques :

  • Commande prédictive de convertisseurs multiniveaux pour augmentation de la bande passante
  • Commande MPC (Model Predictive Control) avec instant de commutation variable.
  • Commande par allocation dynamique
  • Application au filtrage actif sur réseaux et charges équilibrés ou déséquilibrés, aux structures de conversion série-parallèle
  • Application à l’optimisation du chauffage par induction multiphasée, à la motorisation d’héliostats de centrales solaires
  • Amélioration de la qualité de l’énergie.

THÈME DIAGNOSTIC

Créer une expertise en surveillance-diagnostic car en 10 ans, l’intérêt pour la surveillance et le diagnostic des systèmes électriques n’a cessé de croître dans l’industrie et dans le monde académique. La détermination de l’état de santé d’un système ou le pronostic de durée de vie constituent ainsi des enjeux majeurs.

Sur le thème du diagnostic, nous avons exploré différents champs méthodologiques et développé de nombreux outils d’analyse. Si théoriquement les signatures des différents défauts sont bien identifiées, elles sont en pratique bien plus difficiles à suivre : leurs caractéristiques évoluent en fonction du point de fonctionnement, de la charge ou de l’application. De plus, ces signatures sont rarement reproductibles à cause à des différences inter et intra-individuelles. Cela constitue autant de verrous scientifiques à l’atteinte de nos objectifs : obtenir des indicateurs de défaut fiables et robustes.

Les méthodes de traitement statistique du signal permettent de construire des références propres aux objets et défauts étudiés.

Sur le thème du pronostic, la modélisation de durée de vie sous contraintes accélérées a également été au cœur de nos activités, notamment dans un programme Transversalité de l’IDEX en 2013. Des méthodes issues des surfaces de réponse (modèles paramétriques) ou des arbres de régression, ont été adaptées à des systèmes d’isolation de machines électriques ou à des OLED. L’étude a abouti à un nouveau modèle basé sur des arbres hybrides.

Modélisation pour le diagnostic :

  • Conception de modèles précis et paramétrables pour la simulation défaillante en conditions opérationnelles l’évaluation de la criticité du défaut
  • Utilisation de techniques d’identification temps réel pour un suivi paramétrique dédié à la surveillance
  • Établissement de signatures pertinentes de dégradations à partir de grandeurs électriques ou paramétriques
  • Etablissement et observation de variables d’état significatives des défauts
  • Application aux machines électriques et aux piles à combustible
  • Modélisation du vieillissement de piles à combustible, de la durée de vie d’isolants sous contraintes accélérées

Traitement du signal pour le diagnostic :

  • Extraction de signatures de défauts à partir de modèles analytiques de signaux pour la mise au point d’indicateurs robustes
  • Utilisation de techniques d’analyse fréquentielle ou statistiques, en régime stationnaire et non stationnaire (FFT, Temps-Fréquence…)
  • Application aux moteurs, câbles, générateurs, piles à combustible, isolants…

[Commande] (sous-thèmes idem actuels) : conception de lois de commande intégrées aux systèmes actionneurs et convertisseurs, pour l’amélioration de l’efficacité énergétique et une gestion efficace de la conversion d’énergie entre producteurs-consommateurs …
[DIAgnostic] (sous-thèmes idem actuels) : conception d’indicateurs de Surveillance, Diagnostic et Pronostic, Etat de santé, Vieillissement et dégradation, Durée de vie pour machine, convertisseur, Pile à Combustible, batterie, LED/OLED, câbles…

MOYENS TECHNIQUES

GEMS (Gestion Energie Multi-Source) (E020)

Mutualisation d’actionneur (E020)

Convertisseur/Filtrage Actif (E023)

Machine Double Alimentation (MaDa) (E023)

Lampe (E023-UPS)

Pile A Combustible (plateforme Labege-IRT)

Association Machine-Convertisseur-Charge (E020)

Commande sans capteur et haute vitesse (E020)

Sources de seconde vie (Batteries) (E023)

Lampes et alimentation (site UPS)

Câbles et enceintes de tests (site UPS)

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