Commande multi-critères d'un générateur à double résonance
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The work presented in this PhD thesis describes modelling, identification and control methodology of a double resonant converter used in medical imaging. Several methods are analysed and compared, we focus on QFT approach: some lack of this technique are studied and resolved. So automated synthesis can now be reach with those additional developments. Medical imaging needs the use of very high voltages, typically 100 kV, associated with high power, up to 100 kW. This kind of application uses resonant converters, working frequency is around some dozens kilohertz, and high voltage transformers are used too. This process can be considered as a periodic system with a working and control frequency depending on the operating point. First to specify the framework, a brief presentation of different radiological applications is done. Definition and modelling procedure are shown and a set of models is established: a complete non linear model, an identification model and some control models. A systematic identification technique using small perturbation of the initial conditions applied to a complete knowledge based simulator allows obtaining models parameters in the whole operating domain. Several control methods are fully developed and compared, QFT design is especially studied and a synthesis methodology based on a two step iterative optimisation is obtained. Through those comparisons, advantage and failing are highlighted using specific criteria like: perturbation rejection, tracking performances, robustness of control low, regulator size and algorithm complexity.
Abstract FR:
Les travaux que nous présentons dans ce mémoire portent sur le développement d'une démarche méthodologique de modélisation, d'identification et de commande d'un convertisseur à double résonance, utilisé dans des applications d'imagerie médicale. Plusieurs méthodes de commande sont analysées et comparées, l'approche QFT fait l'objet d'études théoriques et méthodologiques en vue de faciliter son application dans le cadre d'une synthèse automatisée et de résoudre certaines lacunes posées par cette technique. L'imagerie radiologique médicale nécessite l'utilisation de très hautes tensions, typiquement de l'ordre de 100 kV, associées à des fortes puissances, jusqu'à 100 kW. On utilise pour ce type d'applications des convertisseurs à résonance fonctionnant à quelques dizaines de kilohertz, suivis de transformateurs élévateurs haute tension. Ce procédé peut être considéré comme un système périodique dont la fréquence de fonctionnement et de commande est liée au point de fonctionnement. Après une brève présentation des différentes applications de radiologie, en vue de spécifier la problématique, la définition et la mise en place d'une modélisation à plusieurs niveaux sont effectuées afin d'établir un ensemble de modèles du procédé, à savoir : modèle de connaissances non linéaire, modèles d'identification et de commande. Une méthodologie particulière d'identification en simulation permet d'établir une procédure automatisée permettant de couvrir tout le domaine de fonctionnement. Plusieurs méthodes de commande sont mises en place et comparées, l'approche QFT faisant l'objet d'une attention particulière afin de dégager les principes de synthèse de régulateurs et de mettre en place une procédure de calcul fondée sur une optimisation itérative à deux niveaux. Enfin une analyse comparative est effectuée entre les différentes méthodes de commande prises en compte. Les avantages et les faiblesses de chacune, sont mis en évidence dans la cadre de cette application et comparés à partir de critères comme les performances vis-à-vis de la consigne et du rejet de perturbation, la robustesse des lois de commande, la complexité des algorithmes et la taille des régulateurs.