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Soutenance de thèse d’Amir MESSALI (équipe Commande)

Amir Messali, doctorant au sein de l’équipe Commande, soutiendra sa thèse intitulée « Contribution à l’estimation de position des machines synchrones par injection des signaux à haute fréquence : application à la propulsion des véhicules hybrides/électriques« .

vendredi 22 novembre 2019 à 10h dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale Nantes.

Jury :

  • Directeur thèse : GHANES Malek
  • Co directeur thèse : HAMIDA Mohamed
  • Rapporteurs :  BESANCON Gildas (GIPSA-Lab INP Grenoble), FADEL Maurice (LAPLACE ENSEEIHT/INPT Toulouse)
  • Autres membres : LIN-SHI Xuefang (AMPERE INSA Lyon), MARTIN Philippe (Ecole des Mines de Paris)
  • Invités : KOTEICH Mohamad (Renault) et BOUARFA Abdelkader (Renault)

Soutenance de thèse de Elias TAHOUMI (équipe Commande)

Elias Tahoumi, doctorant au sein de l’équipe Commande, soutiendra sa thèse intitulée « Nouvelles stratégies de commandes robustes combinant des  approches linéaires et par mode glissant »

lundi 9 décembre 2019 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale Nantes.

Jury :

  • Directeur thèse : PLESTAN Franck, GHANES Malek
  • Co encadrant : BARBOT Jean Pierre (ENSEA, QUARTZ)
  • Rapporteurs : MORENO PEREZ Jaime Alberto (U. Mexico), MANAMANNI Noureddine (U Reims)
  • Autres membres : NICOLAU Florentina (ENSEA, QUARTZ)

Soutenance de thèse de Saber LAAMIRI (équipe Commande)

Saber Laamiri, doctorant au sein de l’équipe Commande, soutiendra sa thèse intitulée « Commande des systèmes électriques : convertisseurs multi-niveaux et machines synchrones » / « Electrical systems control : Multi-level converters and Synchronous machines »

vendredi 27 septembre 2019 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale Nantes.

Jury :
– Directeur thèse : GHANES Malek
– Rapporteurs : COIRAULT Patrick (LIAS-ENSIP), EL HAJJAJI Ahmed (U. Picardie, MIS)
– Autres membres : GODOY Emmanuel (Centrale Supelec, LS2S), BRATCU Antoneta (Grenoble INP, GIPSA-Lab), AGGOUNE Woihida (ENSEA), ZHENG Gang (CR Inria, CRISTAL)
– Invité : SANTOMENNA Gaëtan, gérant de GS maintenance

Résumé : Ce travail de thèse a pour objectifs l’observation et la commande des convertisseurs multi-niveaux et la commande des machines synchrones. Pour satisfaire le besoin des clients de l’entreprise GS Maintenance et pour des raisons de maintenance, une commande en courant de la machine synchrone est implémentée expérimentalement.
L’accent est mis sur le démarrage de ce type de machines car durant ces phases de fonctionnement, les forces électromotrices sont faibles pour assurer la commutation des thyristors de l’onduleur. Ensuite, l’entreprise a proposé à ses clients un convertisseur statique en moyenne tension afin de garder sa place dans la variation de vitesse. Dans ce cadre, une commande en tension moderne de la machine synchrone alimentée par un onduleur de tension est proposée et validée par des résultats de simulation. Compte tenu du fonctionnement en moyenne tension, les convertisseurs multi-niveaux ont été retenus par l’entreprise. Dans ce cadre, le convertisseur multicellulaire série est proposé dans ce travail et une commande directe basée sur la théorie des modes glissants et le principe de priorité est conçue pour assurer l’équilibrage des tensions flottantes du convertisseur. Cette commande a été généralisée pour un nombre quelconque de cellules du convertisseur et validée par des résultats de simulation pour un nombre de cellules égal à 7.
Pour réduire le coût et l’encombrement du convertisseur, un observateur adaptatif des tensions flottantes est proposé en prenant en compte les états de commutation du convertisseur. Cet observateur est ensuite associé à la commande directe en boucle fermée. Un banc d’essai du convertisseur à 3 cellules est réalisé au sein de l’entreprise et l’ensemble « observateur + commande » est testé expérimentalement sur ce banc.

Mots-clés : Machine synchrone, Commande en courant et en tension, Convertisseur de puissance, Commande directe, Observateur adaptatif, DSP et FPGA.

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Abstract: This PhD thesis aims to the observation and control of multilevel converters and the synchronous machines control. To satisfy the needs of GS Maintenance’s customers and for maintenance reasons, a control strategy for a current fed self controlled synchronous machine is validated by experiments tests. The proposed strategy focus on a very low speed because the machine counter electromotive force is insufficient for inverter thyristors switching. Recently, the company proposed for its customers a power converter with medium voltage to keep its place in the speed variation. So, a modern voltage control of the synchronous machine fed by a voltage inverter is proposed and validated by simulation results. Medium voltage operation encouraged the company to choose the multi-level converter. Then, the flying capacitor converter is proposed in this work and a direct control based on the sliding mode theory and the priority principle is designed to guarantee the voltage balance. This control strategy has been generalized for any number of cells of the converter and validated by simulation results for a 7 cells converter. To reduce the cost and complexity of the converter, an adaptive observer floating voltages is proposed by taking into account the switching states of the converter. This observer is then associated with the direct control in closed loop. A test bench of a 3 cells converter is set up in the company. Experimental tests of « observer based direct control » are then conducted on this test bench.

Keywords: Synchronous machine, Current and voltage control, Power converter, Direct control, Adaptive observer, DSP and FPGA

Equipe Commande : recherche de participants pour une expérience sur simulateur de conduite

Yishen Zhao, doctorant au sein des équipes Commande et PACCE, recherche des participants pour mener une expérience sur le simulateur de conduite du laboratoire.

L’objectif est d’essayer de conduire dans le brouillard sur un simulateur de conduite, sans ou avec un nouveau type d’assistance de conduite au suivi de voie (Lane Keeping Support). Cette assistance, conçue en tenant compte du comportement de l’humain, est considérée comme une étape intermédiaire vers la conduite autonome.

Description du simulateur de conduite : https://www.ls2n.fr/plateformels2nfiche/6/

Conditions à remplir : Avoir le permis de conduire depuis au moins 3 ans;

Lieu : Bâtiment S de l’Ecole Centrale de Nantes.

Quand : L’expérience dure approximativement entre 1h et 1h30.

Collations offertes.

Si vous êtes intéressé(e) ou vous avez des questions, contacter Yishen soit par mail yishen.zhao@imt-atlantique.fr soit directement à son bureau (salle C119, IMT Atlantique Nantes).

Séminaire équipe Commande – Invité : Juan Carlos Martinez Garcia (Cinvestav)

L’équipe Commande accueille Juan Carlos Martínez-García, Professeur en automatique au CINVESTAV (Center for Research and Advanced Studies of the National Polytechnic Institute) au Mexique, du 12 au 16 juin 2019.

Il animera un séminaire à l’interface entre santé et sciences de l’ingénieur (automatique)
jeudi 13 juin à 14h
dans l’amphi E, sur le site de Centrale Nantes.

Contenu de l’exposé : Etude des propriétés de robustesse des réseaux génétiques de régulation de la transcription liés à l’émergence de maladies dégénératives chroniques. Point de vue de la théorie de la commande automatique, en privilégiant la modélisation en termes booléens de la dynamique concernée, basée sur des preuves empiriques.

Soutenance de thèse de Chaouki Boultifat

Chaouki Boultifat, doctorant au sein de l’équipe Commande soutiendra sa thèse intitulée « Contrôle acoustique actif du bruit dans une cavité fermée » / « Active acoustic noise control in a closed cavity »

mercredi 27 mars à 10h30 dans l’amphi Besse à l’IMT A.

Jury :
– Directeur thèse : Philippe Chevrel
– Co- encadrants : Jérôme Loheac et Mohamed Yagoubi
– Rapporteurs : Daniel Alazar (ISAE SUPAERO) et Xavier Moreau (Université de Bordeaux)
– Autres membres : Delphine Bresch Pietri  (Mines Paris Tech), Bruno Gazengel (Le Mans Université) et Michel Malabre

Résumé : Cette thèse porte sur le contrôle acoustique actif (ANC) dans une cavité. L’objectif est d’atténuer l’effet d’une onde sonore perturbatrice en des points ou dans un volume. Ceci est réalisé à l’aide d’un contre-bruit généré, par exemple, par un haut-parleur. Cette étude requiert l’utilisation de modèles dynamiques rendant compte de l’évolution des pressions aux points d’intérêt en fonction des bruits exogènes. Ce modèle peut être obtenu par une identification fréquentielle des réponses point-à-point ou en utilisant le modèle physique sous-jacent (équation des ondes). Dans ce dernier cas, la recherche d’un modèle de dimension finie est souvent un préalable à l’étude conceptuelle d’un système d’ANC. Les contributions de cette thèse portent donc sur l’élaboration de différents modèles simplifiés paramétrés par la position pour les systèmes acoustiques et sur la conception de lois de commande pour l’ANC.
Le premier volet de la thèse est dédié à l’élaboration de différents modèles simplifiés de système de propagation acoustique au sein d’une cavité. Pour cela, les simplifications
envisagées peuvent être de nature spatiale autant que fréquentielle. Nous montrons notamment qu’il est possible, sous certaines conditions, d’approximer le système 3D par un
système 1D. Ceci sera mis en évidence expérimentalement sur le banc d’essai LS2N Box. Le second volet porte sur la conception de lois de commande. En premier lieu, les
stratégies de commandes couramment utilisées pour l’ANC sont comparées. L’effet de la commande multi-objectif H en différents points voisins des points d’atténuation est
analysé. La possibilité d’une annulation parfaite du bruit en un point est aussi discutée.

Mots- clés : Contrôle actif du bruit, Equation des ondes, Commande robuste, Commande adaptative, Réduction de modèle.

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Abstract: This thesis deals with active noise control (ANC) in a cavity. The aim is to mitigate the effect of a disturbing sound wave at some points or in a volume. This is achieved using an anti-noise generated, for example, by a loudspeaker. This study requires the use of dynamic models that report changes in pressure at points of interest in response to exogenous noises. Such models can be obtained by frequency identification of point-to-point responses or by using the underlying physical model (wave equation). In the latter case, the search for a low-complexity model (finitedimensional model) is often a prerequisite for the conceptual study of an active control system. The contributions of this thesis concern the development of different simplified models parameterized by the spatial position for acoustic systems, and the design of control laws for noise attenuation. The first part of the thesis is dedicated to the development of various simplified models of acoustic propagation system within a cavity. For that, the simplifications envisaged can be of spatial nature as much as frequential. We show in particular that it is possible, under certain conditions, to approximate the 3D system by a 1D system. This will be demonstrated experimentally on the prototype system, LS2N Box. The second part of the thesis deals with the design of control laws. First, the control strategies commonly used for ANC are compared. The effect of multi-objective H control at different spatial positions close to the attenuation points is analyzed. The possibility of perfect noise cancellation at one point is also discussed.

Keywords: Active Noise Control, Wave Equation, Robust Control, Adaptive Control, Model Reduction.

Présentation du projet sur le pancréas artificiel lors du Congrès de la Société Francophone du Diabète

La 44ème édition du Congrès de la Société Francophone du Diabète se tiendra à Nantes du 20 au 23 mars 2018 en présence de près de 4600 cliniciens, chercheurs, paramédicaux et industriels. Les dernières avancées thérapeutiques et technologiques dans le domaine du diabète (maladie qui touche plus de 3 millions de personnes en France) seront exposées, et en particulier le projet de recherche dédié au pancréas artificiel. Ce projet qui implique l’équipe Commande du LS2N (Claude Moog), les services d’endocrinologie des CHU de Nantes (Dr Lucy Chaillous, également présidente de la SFD) et Rennes et l’INTEC Santa Fé en Argentine, fait l’objet d’un soutien par le RFI AtlanSTIC2020 dans la catégorie challenge.

Consultez le communiuqé de presse correspondant.

Soutenance de thèse d’Ibrahim GUENOUNE (équipe Commande)

Ibrahim Guenoune soutiendra sa thèse de doctorat intitulée « Commande non linéaire robuste de systèmes éoliens »
jeudi 08 février 2018 à 10h, à l’Université de Tlemcen en Algérie.

Jury : Mohamed DJEMAI (Professeur, Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis), Salim LABIOD (Professeur, Université de Jijel), Brahim CHERKI (Professeur, Université de Tlemcen), Rachid OUTBIB (Professeur, Université de Aix-Marseille), Ali CHERMITTI (Professeur, Université de Tlemcen – Directeur de thèse), Franck PLESTAN (Professeur, Centrale de Nantes – co-directeur de thèse).

Résumé :
Le travail de cette thèse s’inscrit dans la commande non linéaire des structures éoliennes.
Le premier objectif de cette thèse est la commande d’une éolienne standard fonctionnant à vitesse et angle de calage variables. Les stratégies de commande proposées permettant
de commander l’éolienne dans des zones de fonctionnement différentes (optimisation et limitation de la puissance produite). Le deuxième objectif consiste en la conception
de commande d’une nouvelle structure d’éolienne à double rotor. L’originalité de cette structure réside dans le fait qu’elle peut pivoter face au vent sans actionneur dédié, et ce grâce à la rotation libre du bras portant les deux éoliennes. Deux architectures de commande sont proposées afin d’orienter la structure face au vent : l’une crée un différentiel des angles de calage des pales des deux éoliennes, l’autre agissant via la différence de puissance produite par les deux génératrices. Étant donné que l’environnement est incertain et fortement perturbé (variations du vent, erreurs de modélisation, bruits de mesure), des lois de commande non linéaires robustes sont proposées. L’efficacité des stratégies de commande a été vérifiée selon différents scénarios.

Abstract:
This work deals the nonlinear control of wind turbine structures. The first objective is the design of control laws of a standard wind turbine with variable speed-variable pitch angle. The proposed control strategies allow controlling the wind turbine in different operating areas (optimization and power limitation). The second objective consists in controlling a new structure of twin wind turbines. The originality of this structure lies in the fact that it can rotate face the wind without using a dedicated actuator, thanks to the free rotation of the arm carrying the wind turbines. Two control architectures are proposed in order to ensure the structure face the wind: pitch angles differential and the produced power difference. Given that the environment is uncertain (wind variations, modeling errors, noise), robust nonlinear control laws are proposed for a multiple objectives. The efficiency of the control strategies have been carried out according to several scenarios.

Soutenance de thèse de Lori LEMAZURIER (équipe Commande)

Lori Lemazurier, doctorant au sein de l’équipe Commande, soutiendra sa thèse intitulée « Conception d’un système de contrôle avancé de réacteur PWR flexible par les apports conjoints de l’ingénierie système et l’automatique« ,

vendredi 2 février 2018 à 10h30 dans l’amphi du bât. S sur le site de Centrale Nantes.

Cette thèse a été réalisée dans le cadre d’un contrat CIFRE entre Framatome et l’IMT-Atlantique.

Jury : Philippe Chevrel (directeur de thèse), Vincent Chapurlat (co-directeur, IMT Ales), Mohamed Yagoubi (co encadrant), Marija Jankovic (Rapporteur, Centrale Supelec), Henri Bourles (Rapporteru, CNAM), Nicolas Petit (Mines Paris Tech), Eric Bonjour (ENSGSI U. Lorraine), Alain Grossetete (invité, ingénieur AREVA) 

Résumé :
Devant l’augmentation de la part des énergies renouvelables en France, cette thèse propose d’étudier l’augmentation de la flexibilité des réacteurs à eau pressurisée en croisant deux disciplines pour, chacune, atteindre des objectifs complémentaires : l’Ingénierie Système (IS) et l’Automatique.
Dans le contexte de l’ingénierie de systèmes complexes et du Model Based Systems Engineering, ce travail propose dans un premier temps une méthode de conception se fondant sur les principes normatifs de l’IS et respectant les habitudes et les pratiques courantes en ingénierie de Framatome (ex AREVA NP). Cette méthode a pour vocation de formaliser et assurer le passage des exigences aux architectures et d’améliorer les capacités de vérification des modèles développés lors de la conception. Elle s’organise autour de langages de modélisation interopérables, couvrant l’ensemble des processus promus par l’IS. La méthode proposée est appliquée sur le système dont les performances sont les plus limitantes dans le contexte de l’augmentation de flexibilité : le Core Control. Ce composant algorithmique du réacteur assure le contrôle des paramètres de fonctionnement du coeur : la température moyenne, la distribution axiale de puissance et la position des groupes de grappes.
La thèse propose ensuite des contributions techniques relevant du champ de l’Automatique. Il s’agit de concevoir un système de régulation répondant aux exigences issues de la formalisation IS évoquée ci-dessus. La solution proposée utilise la complémentarité des approches dites de commande multi-objectif, de séquencement de gains et enfin de commande prédictive. Un modèle de réacteur nucléaire simplifié innovant est développé à des fins de conception du système de régulation et de simulations intermédiaires. Les résultats obtenus ont montré les capacités d’adaptation de la démarche proposée à des spécifications diverses. Les performances atteintes sont très encourageantes lorsque évaluées en simulation à partir d’un modèle réaliste et comparées à celles obtenues par les modes de pilotages classiques.

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Abstract:
In the event of increasing renewable energies in France, this thesis proposes to study the flexibility increase of pressurized water reactors (PWR) throughout two different engineering disciplines aiming at complementary objectives: Systems Engineering (SE) and Control theory.
In a first phase, within the frame of complex systems design and Model Based Systems Engineering, this work proposes a SE method based on SE standard principles and compliant with Framatome’s practices and addressing the revealed issues. This SE contribution is twofold: formalize and ensure the path from requirements to system architectures and enhance the capabilities of models verification. The method revolves around interoperable modeling languages, covering the SE processes: from requirement engineering to system architecture design. The method is applied to the system, which performances are the most limiting in the context of flexibility increase: the Core Control. This algorithmic reactor component ensures the control of: the average coolant temperature, the axial offset and the rod bank position, three of the core main functioning parameters.
In order to provide a technical contribution relying on some advanced control methodologies. It consists in designing a control system meeting the requirements defined by the SE method application. The proposed method uses the synergies of the multi-objective control, the gain-scheduling and the predictive control strategies. A simplified innovative nuclear reactor model is employed to conceive the control algorithm, simulate and verify the developed models. The results obtained from this original approach showed the ability to adapt to various specifications. Compared to conventional core control modes, the simulation results showed very promising performances, while meeting the requirements, when evaluated on a realistic reactor model.

Soutenance de thèse (à huis-clos) de Nicolas MAGDELAINE

Nicolas Magdelaine (équipes SIMS et Commande) soutiendra sa thèse intitulée « Diabète de type1, du modèle à la boucle fermée »

mardi 21 novembre 2017 à 14h à  Centrale Nantes, dans l’amphi du bâtiment S. Cette soutenance se déroulera à huis-clos

Jury : M. DE GAETANO Andrea (Professeur, CNR – Istituto di Analisi dei Sistemi ed informatica, Italie), Mme DORON Maëva (Docteur, CEA – LETI, Grenoble), M. LE CARPENTIER Eric (Maître de conférences, École Centrale de Nantes), M. MOOG Claude (Directeur de recherche, École Centrale de Nantes), M. MOËS Nicolas (Professeur des universités, École Centrale de Nantes) Mme QUEINNEC Isabelle (Directeur de recherche, LAAS-CNRS, Toulouse), M. KREMPF Michel (Professeur des universités, Université de Nantes – membre invité).

Résumé :
Le diabète de type 1 a été décrit dès l’antiquité comme une maladie rapidement mortelle touchant l’enfant et le jeune adulte. A partir de 1921, annèe de la découverte de l’insuline, le diabète de type 1 devient une maladie traitée par de multiples injections quotidiennes. Le diabète n’est toujours pas curable et les complications à long terme résultent de la qualité de l’équilibre glycémique tout au long de la vie des patients. En attendant de découvrir le moyen d’en guérir, un enjeu e santé est de réussir à ce que les personnes atteintes de diabète arrivent à obtenir le meilleur équilibre glycémique possible.
L’insulinothérapie fonctionnelle est une approche éducative qui aide le patient à estimer ses doses nécessaires et à adapter son traitement à son mode de vie. Cependant chaque calcul d’injection peut rapidement devenir un casse-tête car les besoins varient avec la fatigue, le stress, l’activité physique et d’autres facteurs hormonaux entrant dans le fonctionnement du métabolisme. De plus l’estimation de la quantité de glucides dans l’assiette est un exercice difficile.
Le projet de régulation automatique de la glycémie naît dans les années 1960 des premiers travaux de modélisation et de l’apparition de l’électronique. Depuis quelques années la technologie est prête pour réaliser une régulation automatique de glycémie portable.
Il reste à trouver une loi de commande répondant aux deux fortes contraintes de ce problème :
– positivité de la commande car l’insuline injectée ne peut être retirée,
– dissymétrie où la glycémie ne doit absolument pas descendre en dessous du seuil d’hypoglycémie et limiter son séjour dans la zone d’hyperglycémie.
Cette thèse présente un nouveau modèle du métabolisme du patient diabétique de type 1. Il a été établi sur la base d’une analyse des points d’équilibre à jeun des modèles historiques , et la mise en lumière de leur inadéquation avec la réalité clinique. Les points d’équilibre du nouveau modèle ont les propriétés qui font défaut aux modèles classiquement utilisés. De plus, il est directement utilisable pour conseiller les patients sur leurs injections d’insuline car ses paramètres permettent de calculer les outils de l’insulinothérapie fonctionnelle . La Société Francophone du Diabète a financé des essais cliniques réalisés actuellement au CHU de Nantes afin de valider ce modèle. En outre , il s’ajuste aux données cliniques sur des durées bien plus longues que les modèles historiques .
Une loi de commande qui pour la première fois garantit simultanément la positivité de la commande et de l’absence d’hypoglycémie est présentée. Elle s’inspire du calcul du bolus, tel que le font les patients tous les jours et tel que l’insulinothérapie le recommande. Notre modèle permet d’exprimer cette loi de commande comme un retour d’état. La commande Hypo-Free Hyper-Minimizer est la version destinée à fonctionner dans une boucle hybride ; le Dynamic Bolus Calculator régulera la glycémie dans une boucle autonome. Ces deux lois de commande restent simples et en étant très proches de la pratique clinique sont donc immédiatement compréhensibles par les médecins et les patients. Notre travail balaye le spectre complet, de la démonstration rigoureuse de positivité de la commande et de l’état en termes d’ensemble positivement invariant, à l’application industrielle par un dépôt de Brevet.

Mots-clés : Diabète de type 1, Modélisation, Essais cliniques, Régulation automatique de glycémie, Systèmes positifs, Brevet, Pancréas artificiel.

Abstract:
For people living with type 1 diabetes, today’s treatment consists of a number of daily insulin injections in order to have a limited glycemic excursion. Poorly controlled glycemia leads to long term complications. In patient’s everyday life, functional insulin therapy helps patients to adjust insulin doses. The artificial pancreas could significantly improve glycemia equilibrium by means of anautomated insulin infusion using continuous glucose monitoring. The first contribution of this thesis is a new model of the metabolism
for type 1 diabetic. The interpretation of this model allows to compute the tools for the functional insulin therapy. Thus it becomes possible to advise the patient on how much insulin to inject. The ongoing clinical study will evaluate the impact of the model. The second contribution is a control-law that guaranties both hypoglycemia avoidance and positivity of the injection for the first time. It is inspired from the clinical practice. The theoretical proof makes use of the theory of positively invariant sets. The Hypo-Free
Hyper-Minimizer is designed to regulate glycemia in a hybrid closed-loop whereas the Dynamic Bolus Calculator is designed for the fully-automated artificial pancreas. This control-law gathers clinical practice, artificial pancreas hard constraints, and theoretical proof and is being protected through a patent.

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