COMMANDE PAR LINÉARISATION ENTRÉE-SORTIE D'UN MOTEUR ASYNCHRONE

Abstract

Ce mémoire présente une étude complète de la commande non linéaire par linéarisation entrée-sortie appliquée à une machine asynchrone triphasée à cage d'écureuil. Le travail est structuré en trois parties principales. Nous avons établi le modèle mathématique de la machine asynchrone, d'abord dans le référentiel triphasé puis dans le référentiel biphasé stationnaire (α, β) par application de la transformation de Concordia. Ce modèle a été validé par simulation sous MATLAB/Simulink. Ensuite, nous avons consacré une partie à l'étude du convertisseur électronique de puissance associé à la machine, en modélisant successivement le redresseur triphasé à diodes, le filtre LC et l'onduleur de tension à deux niveaux. Deux stratégies de commande ont été analysées et comparées : la commande en pleine onde et la commande par modulation de largeur d'impulsion (MLI) intersective sinus-triangulaire. Les résultats de simulation démontrent la supériorité de la commande MLI en termes de qualité spectrale et de réduction du taux de distorsion harmonique (THD). Enfin, nous avons développé une commande non linéaire par linéarisation entrée-sortie avec régulateurs PI pour le contrôle du flux rotorique et du couple électromagnétique. La structure globale de commande inclut une boucle de vitesse externe et une boucle non linéaire interne. L'ensemble a été implémenté sous MATLAB/Simulink et testé dans différents scénarios : démarrage à vide, application de charge, variation paramétrique et inversion de vitesse. Les résultats obtenus confirment l'efficacité de l'approche proposée et sa robustesse face aux perturbations.

This thesis presents a comprehensive study of nonlinear input-output linearization control applied to a three-phase squirrel-cage induction machine. The mathematical model of the induction machine was established, first in the three-phase reference frame and then in the stationary two-phase (α, β) reference frame by applying the Concordia transformation, and validated through simulation under MATLAB/Simulink. Subsequently, the power electronic converter associated with the machine was studied, including the modeling of the three-phase diode rectifier, the LC filter, and the two-level voltage inverter. Two control strategies were analyzed and compared: full-wave control and sinusoidal-triangular pulse-width modulation (PWM) control. The simulation results demonstrate the superiority of PWM control in terms of spectral quality and total harmonic distortion (THD) reduction. Finally, a nonlinear input-output linearization control with PI regulators was developed for controlling the rotor flux and electromagnetic torque. The overall control structure includes an external speed loop and an internal nonlinear loop. The complete system was implemented under MATLAB/Simulink and tested in different scenarios: no-load starting, load application, parametric variation, and speed reversal. The obtained results confirm the effectiveness of the proposed approach and its robustness against disturbances.