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J. Phys. III France
Volume 2, Number 1, January 1992
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Page(s) | 57 - 78 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jp3:1992256 |
J. Phys. III France 2 (1992) 57-78
Commande optimale à flux libre des machines asynchrones
J. M. Biedinger, S. Poullain and J. P. YvonUniversité de Technologie de Compiègne, BP 649, 60206 Compiègne Cedex, France
(Reçu le 28 février 1991, révisé le 8 juillet 1991, accepté le 20 septembre 1991)
Abstract
The subject of this paper is the optimal control with unconstrained flux of an induction motor being considered as a distributed
parameter system described by a nonlinear diffusion equation. This approach allows to describe the electrodynamic state of
the motor by taking into account, in a natural way, the influence of saturation and eddy-currents, as well as the nonlinearities
due to the variable flux operation. Equations are approximated via a finite element formulation which leads to a finite dimensional
dynamical system to which the techniques of optimal control may be applied. The generality of the methodology allows to treat
various criteria. The objective aimed in this paper is to force the motor torque to follow a given input, especially under
initially demagnetized conditions and with, naturally, constraints on the currents. For this purpose the criterion will be
chosen as a norm of the difference between the electromagnetic torque and a given reference torque. Numerical simulations
are presented for the case of a squirrel-cage rotor and for a solid iron rotor. Results are compared with those deduced from
strategies based on lumped-parameter models. Torque responses obtained with field-oriented control method adapted to the case
of flux-variable operation are also presented. Finally a modification of the criterion is proposed for identifying the command
which allows to obtain the larger torque during transient states.
Résumé
Dans cet article on traite le problème du contrôle optimal à flux libre d'un moteur asynchrone considéré comme un système
à paramètres répartis gouverné par une équation de diffusion non linéaire. Cette approche permet de décrire l'état électrodynamique
de la machine en prenant naturellement en compte les effets de la saturation et des courants induits, ainsi que les non-linéarités
liées au fonctionnement à flux variable. La formulation éléments finis est utilisée pour traduire le problème continu sous
la forme d'un système dynamique de dimension finie pour lequel les techniques du contrôle optimal peuvent s'appliquer. La
généralité de la méthodologie permet de traiter différents critères d'optimisation. Ici l'objectif est de maîtriser l'évolution
du couple électromagnétique, en particulier lorsque le moteur est initialement démagnétisé, avec naturellement des contraintes
sur les courants ; à cet effet le critère est défini comme une norme de la différence entre le couple électromagnétique et
une consigne de couple. Les calculs sont effectués pour un moteur asynchrone à cage et un moteur à rotor massif. Les résultats
sont comparés avec ceux déduits de stratégies basées sur des modèles à constantes localisées. Les réponses obtenues à partir
de commandes vectorielles adaptées pour tenir compte du fonctionnement à flux variable sont également présentées. On indique
finalement comment modifier le critère pour traiter le problème de la recherche de la capacité maximale de réponse en couple
des moteurs.
© Les Editions de Physique 1992