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Réserves prolongées | Raffinage propre | Véhicules économes | Carburants diversifiés | CO 2 maîtrisé © IFP Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes.

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1 Réserves prolongées | Raffinage propre | Véhicules économes | Carburants diversifiés | CO 2 maîtrisé © IFP Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010 Contrôle adaptatif de richesse Une approche par paramètres distribués Groupe de Travail – EDP Delphine Bresch-Pietri

2 © IFP Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril Plan Motivations Contrôle Moteur Modélisation par un 1er ordre à retard Description Validation du modèle Contrôle mis en œuvre Cas Adaptation seul Cas Retard connu Contrôle et implémentation Théorème Résultats au banc.

3 © IFP Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril Plan Motivations Contrôle Moteur Modélisation par un 1er ordre à retard Description Validation du modèle Contrôle mis en œuvre Cas Adaptation seul Cas Retard connu Contrôle et implémentation Théorème Résultats au banc.

4 © IFP Motivations contrôle moteur CO 2 /pétrole effet de serre prix du pétrole Emission polluantes HC (cancérigène, mutagène) NO x (irritant, pluies acides) CO (toxique) particules (cancérigène, mutagène) Normes européennes Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

5 © IFP Motivations contrôle moteur Guérir : Post-Traitement pot catalytique (Essence, Diesel) filtre à particule (D.) piège à NO x (D.) injection urée (D.) Prévenir : modification Hardware downsizing (E.) recirculation des gaz brulés (E.,D.) turbocompresseurs (E.,D.) Solutions techniques Gains de performance... au détriment de la stabilité de la combustion. Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

6 © IFP Motivations Contrôle Moteur Cycle à 4 temps Admission (ivc) Compression Expansion/Combustion Echappement Combustion : production de couple, polluants, bruits Que brûle-t-on ? composition du mélange à l'ivc (M air, M fuel, M bg ) conditions thermodynamiques (P,T) Comment brûle-t-on ? angle d'allumage / d'injection Fonctionnement du moteur thermique Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

7 © IFP 7 Motivations Contrôle Moteur Boucle d'air Boucle carburant Fonctionnement du moteur essence Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

8 © IFP 8 Motivations Contrôle Moteur Faibles émissions de polluants / Forte consommation Contrôle moteur essence : Traitement des émissions polluantes : catalyseur 3 voies transformation en eau et CO 2 de - HC (oxydation) - NO x (réduction) - CO efficacité de conversion dépendant du rapport air/essence (λ en normalisé) -> faible zone de conversion optimale Contrôle du couple = Contrôle de la masse d'air aspirée. Problématique richesse en Essence Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

9 © IFP 9 Motivations Contrôle Moteur Impératif de réguler la richesse à 1 : où PCO dépend du carburant utilisé(14.6) Stratégie en BO Feedback via la Sonde Lambda retard de transport ( 20 PMH) Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

10 © IFP 10 Contrôler l'AFR Feedback via la sonde lambda : données retardées incertitudes paramètres retard et paramètres variables selon le point de fonctionnement (régime, charge) Contrôles classiques du retard/ de l'AFR : PID (tuning : Ziegler-Nichols ) -> limitation en gain (lenteur) ou calibration fastidieuse prédicteur de Smith (modifié) -> sensibilité aux incertitudes paramètres et erreurs retard méthodes adaptatives pour les paramètres -> pas d'adaptation du retard Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

11 © IFP Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril Plan Motivations Contrôle Moteur Modélisation par un 1er ordre à retard Description Validation du modèle Contrôle mis en œuvre Cas Adaptation seul Cas Retard connu Contrôle et implémentation Théorème Résultats au banc.

12 © IFP 12 Modélisation par un 1er ordre avec : contrôle modèle statique de mouillage -> lien M inj paramètres du modèle : Erreur injection Erreur estimation Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

13 © IFP 13 Validation du modèle Essais réalisés au banc-moteur CME = 10Nm, Ne variable très variable retard Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

14 © IFP 14 Validation du modèle Evolution des paramètres : τ φ bonne interprétation physique : connu précisément Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

15 © IFP 15 Validation du modèle Evolution des paramètres : D Approximation Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

16 © IFP 16 Plan Motivations Contrôle Moteur Modélisation par un 1er ordre à retard Description Validation du modèle Contrôle mis en œuvre Cas Adaptation seul Cas Retard connu Contrôle et implémentation Théorème Résultats au banc. Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

17 © IFP 17 Objectif du contrôle régulation autour de......avec : connu approché totalement inconnu, mais constant et dans...à l'aide de : adaptation d'un estimé de un contrôle U - adapté au retard - robuste à l'erreur stratégie en transitoire, basée sur celle en stabilisé Evolution de supposée continue, suffisamment lente et restreinte à Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

18 © IFP 18 Contrôle mis en œuvre Adaptation sans retard (D=0) Méthode : écriture du système différentiel de l'erreur fonction de Lyapunov quadratique candidate Hypothèses : D = 0 inconnu -> Tracking de Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

19 © IFP 19 Contrôle mis en œuvre Adaptation sans retard (D=0) Méthode : écriture du système différentiel de l'erreur fonction de Lyapunov quadratique Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

20 © IFP 20 Contrôle mis en œuvre Stabilisation d'un système à retard connu Hypothèses : D > 0 connu connu SYSTEME Prédiction : Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

21 © IFP 21 Contrôle mis en œuvre Stabilisation d'un système à retard connu Hypothèses : D > 0 connu connu SYSTEME 10 x Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

22 © IFP 22 Contrôle mis en œuvre Stabilisation d'un système à retard connu Hypothèses : D > 0 connuBackstepping : connu SYSTEME 1 0 stable Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

23 © IFP 23 Contrôle mis en œuvre Stabilisation d'un système à retard connu Etat de l'art Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010 Backstepping + Conditions aux bornes des EDPs introduites -> contrôle adaptatif dans cas vectoriel Adaptive trajectory tracking despite unknown input delay and plant parameters, Automatica 2009, Bresch-Pietri and Krstic Adaptive Backstepping Controller for Uncertain Systems With Unknown Input Time-Delay. Application to SI Engines, CDC 2010 Nécessite la connaissance de tout en pratique, peu connu ne se déduit pas de U sans D...

24 © IFP 24 Contrôle et Implémentation Hypothèses : D > 0 inconnu inconnu tracking de Différences de traitement : inconnu car 1/D inconnu -> à inconnu -> adaptation tracking : erreurs par rapport à la référence Estimation à 0 1 Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

25 © IFP 25 Contrôle et Implémentation dynamique retardée dynamique non-retardée Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

26 © IFP 26 Contrôle et Implémentation Stabilisation d'un système connuAdaptation sans retard (D=0) Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

27 © IFP 27 Contrôle et Implémentation Théorème (CV Asymptotique locale) Si alors et Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

28 © IFP 28 Résultat général Hypothèses : connu pour chaque (commandabilité) Intervalles de variations connus : Système non-retardé commandable : régularité du triplet sur Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

29 © IFP 29 Résultat général Théorème Si, à t=0, le système est t.q. et que l'on a, alors le contrôle assure Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

30 © IFP 30 Plan Motivations Contrôle Moteur Modélisation par un 1er ordre à retard Description Validation du modèle Contrôle mis en œuvre Cas Adaptation seul Cas Retard connu Contrôle et implémentation Théorème Résultats au banc. Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

31 © IFP 31 Contrôle mis en œuvre Stratégie globale Point de fonctionnement donné : application directe En transitoire, basée sur celle en stabilisé Evolution « lente » des paramètres entre 2 PMH Chaque point est une « C.I. » du suivant Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

32 © IFP 32 Résultats Bancs Iso-Régime : 1000 rpm Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

33 © IFP 33 Résultats Bancs : Iso-Régime (1000 rpm) Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

34 © IFP 34 Résultats bancs Bilan Fonctionne, malgré complexité Utilisation dun seul jeu de gain -> pas de calibration Possibilité de « tuner » les gains pour améliorer temps de réponse. Utilisation de l'identification comme diagnostic (vieillissement, dysfonctionnement ponctuel, modèle de remplissage...) Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

35 © IFP 35 Bilan-Perspectives Bilan : Contrôleur adaptatif particulier au retard Robustesse à lerreur destimation du retard Validation expérimentale sur le problème de la richesse Concept validé en théorie et en pratique Implémentation faite Perspectives : Applications potentielles à dautre systèmes moteurs (DOC, EGR) Développement dune adaptation du retard (identification) Tracking dune référence non constante Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010

36 © IFP 36 Merci pour votre attention ! Contrôle Moteur– Centre Automatique et Systèmes - Delphine BRESCH-PIETRI–08 avril 2010


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