Objectifs

Les travaux développés dans ce groupe ont pour contexte des applications émergentes et liées à des préoccupations sociétales (énergies renouvelables et véhicules électriques ou hybrides). Cette thématique n’est pas totalement déconnectée de la thématique diagnostic. En effet, nous nous sommes intéressés à la commande en mode dégradé (présence de défauts dans l’actionneur). La gestion de l’énergie en vu de son optimisation a été un objectif de base. Dans ce cadre, nous avons adapté les techniques de commande existantes pour optimiser le comportement énergétique et dynamique de l’actionneur électrique. De plus, nous privilégions les techniques de commande issues de l’automatique avancée.

Les énergies renouvelables

Pour ce qui est des énergies renouvelables, au travers des éoliennes et des hydroliennes (énorme potentiel en Bretagne), nous nous sommes d’abord intéressés à la modélisation multiphysique de la chaîne de production de l’énergie électrique (ressource – air ou courant marin –, turbine, génératrice et convertisseur). Nous avons, ensuite abordé la commande sous contraintes (défauts, optimisation de l’énergie électrique produite). Dans ce cadre, un certain nombre d’actions ont donné lieu aux résultats suivants :

• Obtention d’une Allocation de Recherche Doctorale auprès des collectivités territoriales (BMO – Brest Métropole Océane), suite à un appel d’offre pour la première Thèse sur la récupération de l’énergie des courants de marées en utilisant des hydroliennes (Thèse soutenue le 08/12/2009). Cette allocation est venue renforcer la collaboration avec l’Institut de Recherche de l’Ecole Navale – IRENav.
• Obtention d’un financement des collectivités territoriales (BMO, Conseil Général du Finistère), suite à un appel d’offre pour la mise en place d’un banc expérimental pour l’émulation d’une éolienne ou d’une hydrolienne (Octobre 2007). Il faut signaler que dans ce contexte, nous avons contribué à faire émerger un pôle de recherche Brestois sur les énergies marines qui est reconnu et soutenu par le Pôle de Compétitivité Mer de Bretagne. Ce banc expérimental d’une puissance de 16 kW sera considéré comme plateforme nationale parallèlement à celui de 7.5 kW du Laboratoire G2Elab (INP Grenoble).
• Financement par le GDR SEEDS CNRS N°2994 d’un Projet Interne, appelé HYDROLE (dont le LBMS est porteur et animateur), pour le montage d’une structure qui a pour objectif de déposer en 2011 un projet du type ANR sur la problématique des énergies marines avec pour acteurs SEEDS le LBMS Brest, l’IRENav Brest (Institut de Recherche de l’Ecole Navale, EA 3634), le GREAH (le Groupe de Recherche en Electrotechnique et Automatique du Havre, EA 3220) Le Havre et l’IREENA (Institut de Recherche en Electrotechnique et Electronique de Nantes Atlantique, EA 1770) Nantes-St Nazaire et pour partenaire IFREMER (Septembre 2007). En ce qui concerne la récupération des énergies des courants marins, le LBMS est maintenant reconnu par la Communauté Génie Electrique Nationale, au travers du GDR SEEDS, comme un pôle de compétence.
• EPT (Equipes Projets Transversaux) de l’Université Européenne de Bretagne (UEB) en partenariat avec l’EA 3634 IRENav (Ecole Navale) et le l’UMR CNRS 8029 SATIE (ENS Cachan Antenne de Bretagne) : Intitulé Modélisation et Conception de Systèmes d’Energies Marines Renouvelables (MOCOEMR) ; Responsable : M.E.H. Benbouzid.

Globalement, dans le cadre de l’hydrolien et de l’éolien, les principaux résultats concernent :

• Un simulateur d’hydrolienne validé expérimentalement.
• La commande robuste d’une hydrolienne.
• La commande robuste d’une éolienne avec problématique de défauts réseaux.

Le véhicule électrique ou hybride

Dans ce contexte, nous nous sommes tout spécialement intéressés à la commande de la chaîne de propulsion électrique sous contrainte d’une gestion optimale de l’énergie électrique. Il faut tout particulièrement signaler que dans ces travaux une modélisation dynamique du véhicule a été mise au point. Ceci a son importance. En effet, comparée à la grande majorité des travaux sur la commande du véhicule électrique ou hybride, les stratégies de commande que nous avons développées, sont appliquées à tout le véhicule en tenant compte de son aérodynamique. De plus, nos développements ont tous été validés sur un cycle routier normalisé (cycle européen ECE-15 et EUDC).
Globalement, dans le cadre du véhicule, nos principaux résultats concernent :

• L’optimisation des performances énergétiques d’un véhicule électrique.
• L’optimisation des performances en couple d’un véhicule électrique en utilisant des onduleurs multi-niveaux.
• Le véhicule électrique sans différentiel mécanique. 

Commande et propulsion des robots sous-marins autonomes

L’objectif de ce projet est l’étude, l’analyse et le développement de nouvelles technologies des robots sous-marins autonomes en vue de l’amélioration de leurs capacités de manœuvre. L’objectif à long terme est de permettre à ces robots de réaliser des tâches complexes comme par exemple la maintenance de sites hydroliens, houlomoteurs ou éoliens offshores. Dans ce cadre, un propulseur magnéto-couplé reconfigurable (PMCR) est en cours d’étude au LBMS. Il permet une vectorisation de la poussée. Une maquette a été développée par une collaboration scientifique et technique avec la société Techniques et Matériels Magnétiques (TE2M) située à Brest et spécialisée dans les accouplements magnétiques. Ce propulseur est le précurseur d’une série de nouvelles solutions en propulsion sous-marine. Un simulateur numérique, incluant les effets non triviaux de la présence des masses d’eau, ainsi que des couplages dynamiques a été réalisé sous Scilab. Cet outil nous permet déjà d’évaluer les solutions proposées (comme le PMCR) et nous fournira bientôt un moyen puissant et économique de tester les différentes lois de commande envisagées.

Commande d’actionneurs à base d’alliage à mémoire de forme 

Dans le cadre d’un projet transversal entre les chercheurs des équipes ESE et MMA (Shabnam Arbab Chirani et Sylvain Calloch) autour des alliages à mémoire de forme (AMF), nous nous sommes intéressés à la commande d’actionneurs à base d’AMF. D’une part, les caractéristiques fortement non linéaire et variables dans le temps des AMF compliquent leur commande. En effet les cycles de chauffage puis de refroidissement présentent des hystérésis, et de plus les paramètres du matériau évoluent sensiblement au cours des cycles. D’autre part, les contraintes de calcul en temps réel d’une loi de commande nous privent de l’utilisation des modèles de comportement développés au sein de l’équipe MMA. C’est pourquoi nous avons adapté et développé de nouveaux schémas de commande sans modèle ou avec modèle restreint. Ces commandes se basent sur des méthodes algébriques et sur le développement de techniques d’estimation rapides des dérivées des signaux de mesures. Des comparaisons avec des lois de commande classiques (type PID) montrent l’efficacité de ce type de commande en termes de temps de réponse et de rejet de perturbations.