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Commande prédictive des machines électriques tournantesArticle de référence | Réf : D2902 v1
Auteur(s) : Mohamed Wissem NAOUAR, Éric MONMASSON, Ilhem SLAMA-BELKHODJA, Ahmad Ammar NAASSANI
Date de publication : 10 nov. 2008
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La migration du mode de fonctionnement séquentiel des solutions numériques standard au mode de fonctionnement parallèle des FPGA est un nouveau degré de liberté offert aux concepteurs. Ce degré de liberté s'est avéré bénéfique dans le domaine de commande des machines électriques et a permis de répondre aux exigences de contrôle moderne Commande numérique à base de composants FPGA d'une machine synchrone[1]. Ainsi, grâce aux caractéristiques propres des FPGA, il est possible de :
améliorer les performances de contrôle ; la rapidité de calcul des FPGA permet une augmentation de la bande passante des boucles de régulation et une meilleure résolution temporelle. ;
implanter des algorithmes complexes ; avec l'avancée technologique, le taux d'intégration des composants FPGA ne cesse d'augmenter. De nos jours, la densité des composants FPGA peut atteindre l'équivalent de 10 millions de portes logiques avec des fréquences de commutation de l'ordre de 500 MHz, ce qui permet l'implantation d'algorithmes de contrôle complexes dans leur intégralité avec un faible délai de temps de calcul ;
réaliser des reconfigurations dynamiques ; le parallélisme inhérent des composants FPGA offre la possibilité de faire tourner plusieurs algorithmes de commande en parallèle et de les reconfigurer entre eux selon des critères bien définis. La reconfiguration dynamique entre les algorithmes de commande permet de sélectionner les algorithmes appropriés selon les points de fonctionnement. Elle peut être utile aussi pour assurer une continuité de fonctionnement en cas de défauts (capteurs, interrupteurs,...) ;
renforcer la confidentialité ; l'architecture de contrôle implantée sur cible FPGA n'est pas facilement duplicable.
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CONVERSION DE L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
(1) - BEN AMMAR (F.) - Machines asynchrones à contrôle vectoriel de flux. - [D 3 563], Convertisseurs et machines électriques, août 2002.
(2) - LOUIS (J.-P.), BERGMANN (C.) - Commande numérique. Régimes intermédiaires et transitoires. - [D 3 643], Convertisseurs et machines électriques, fév. 1997.
(3) - LOUIS (J.-P.), BERGMANN (C.) - Commande numérique des machines. Évolution des commandes. - [D 3 640], Convertisseurs et machines électriques, déc. 1995.
(4) - LOUIS (J.-P.) - Commande numérique des machines synchrones. - [D 3 644], Convertisseurs et machines électriques, mai 1999.
MONMASSON (E.) - CHAPUIS (Y.A.) - Contributions of FPGA's to the control of Electricals systems, a Review. - IEEE Ind. Electron. Society Newsletter, vol. 49, no 4, p. 8-15, déc. 2002.
MONMASSON (E.) - CIRSTEA (M.) - FPGA Design Methodology for Industrial Control Systems – A Review. - IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, no 4, p. 1824-1842, août 2007.
CHAPUIS (Y.A.) - BLONDE (J.P.) - BRAUN (F.) - FPGA Implementation by Modular Design Reuse Mode to Optimize Hardware Architecture and Performance of AC Motor Controller Algorithm. - In Proc. EPE-PEMC Conf., CD-ROM, sept. 2004.
RIESGO - TORROJA (Y.) - DE LA TORRE (E.) - Design methodologies based on hardware description languages. - IEEE. Trans. Ind. Electron., vol. 46, no 1, p. 3-12, fév. 1999.
CIRSTEA (M.) - Electronic Systems Integrated Modelling and Optimised Digital Controller Prototyping – a Novel (HDL) Approach. - IEEE Ind. Electron. Society Newsletter, vol. 52, no 3, p. 11-13, sept. 2005.
MENARD (D.) - SENTIEYS (O.) - Automatic Evaluation of the Accuracy of Fixed-point Algorithms. - IEEE/ACM Conf. Proc. on Design, Automation and Test in Europe, CD-ROM (2002).
ZHENGWEI (F.) - CARLETTA (J.E.) - VEILLETTE (R.J.) - A methodology for FPGA-based control implementation. - IEEE Trans. Control Systems Technology, vol. 13, no 6, p. 977-987, nov. 2005.
SLAMA-BELKHODJA (I.) - Entraînements Électriques à vitesse variable. - Polycopié de cours, édition, mai 2003.
BEN AMMAR (F.) - Machines asynchrones à contrôle vectoriel du flux. - Éditions techniques de l'ingénieur [D 3 563], août 2002.
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