Energy management of hybrid ships

Gestion énergétique de navires hybrides Ce travail porte sur le développement de stratégies de gestion de l'énergie pour les navires hybrides. Il est divisé en sujets suivants:Le chapitre 2 présente le contexte nécessaire pour comprendre le sujet de la gestion de l'énergie sur les navires hybrides. Le sujet va de la modélisation des motopropulseurs aux stratégies de gestion de l'énergie. Parmi les différents types de stratégies de gestion de l'énergie hors ligne, une attention particulière est accordée a la méthode indirecte basée sur le principe minimum de Pontryagin. Dans le cas des stratégies de gestion de l'énergie en ligne, une attention particulière est accordée à la stratégie de minimisation de la consommation équivalente.Le chapitre 3 contient la première contribution : Une amélioration de la mise en œuvre classique de la stratégie de gestion de l'énergie basée sur le principe minimum de Pontryagin hors ligne, permettant une réduction significative du temps de calcul. A chaque instant, la commande est obtenue par résolution d'un sous-problème d'optimisation instantané imbrique dans un problème de plus haut niveau visant à calculer un paramètre appelé état adjoint par une méthode de bissection. L'amélioration proposée repose sur le fait qu'il n'est pas nécessaire de résoudre ces deux problèmes avec une grande précision avant leur convergence vers la solution optimale. Par conséquent, les solutions intermédiaires sont calculées avec une précision faible mais suffisante en exploitant les propriétés de convexité des deux sous problèmes. De plus, une preuve mathématique de la convergence de l'algorithme est présentée. Il y a une comparaison sur l'amélioration en comparant la réduction du nombre de fois ou l'hamiltonien doit être calculé. L'approche proposée s'avère au moins 2231 fois plus efficace que l'approche classique.Le chapitre 4 présente la deuxième contribution : Une structure de commande qui allie la stratégie ECMS (Equivalent Consumption Minimization Strategy) et l'approche de commande quasi-LPV (Linear Parameter Varying). Cette structure bénéficie de l'efficacité énergétique de l'approche ECMS et les preuves de stabilisation de l'état de charge par le régulateur lies à l'utilisation de modèle quasi-LPV. En outre, une preuve (exprimée en conditions d'inégalité de matrice linéaire) de la stabilité de l´état d'entrée de la boucle fermée est présentée. Des résultats de simulation sont fournis pour illustrer l'applicabilité de cette approche aux groupes motopropulseurs hybrides.Le chapitre 5 présente la troisième contribution : Une extension des résultats présentes au chapitre 4 pour tenir compte des groupes motopropulseurs pouvant comporter des embrayages ou des éléments pouvant modifier sa configuration; en conséquence, nous obtenons une stratégie de minimisation de la consommation équivalente quasi linéaire multimode à paramètres variables utilisée pour les systèmes a modes de fonctionnement multiples. De plus, dans le but d'améliorer les per- formances EMS, un générateur de profil SOC est inclus. Cette génération de SOC est constituée d'un réseau de neurones qui estime la référence de trajectoire SOC optimale qui minimise la consommation de carburant. La méthodologie résultante transforme le problème de gestion de l'énergie en un schéma de rétroaction de contrôle non linéaire dont le gain de contrôle non linéaire est calculé en résolvant un ensemble d'inégalités matricielles linéaires.Le chapitre 6 présente la quatrième contribution : Une méthodologie utilisée pour obtenir un modèle d'ordre réduit dans un navire hybride. Le but d'obtenir un modèle de commande réduit est de simplifier la conception du contrôleur qui détermine la répartition du couple dans un navire a plusieurs arbres. La précision du modèle [...].