Graph-based modelling and hierarchical distributed control design for decentralized high-pressure pumps

Modélisation à l'aide des graphes et synthèse des stratégies de commande hiérarchisées distribuées dédiées aux pompes haute pression décentralisées Les travaux de cette thèse portent sur la modélisation des réseaux à haute pression et sur la conception des stratégies de commande robuste pour une nouvelle génération de pompes électriques à haute pression répondant aux besoins de l’industrie 4.0 en termes d’amélioration de l'efficacité énergétique.La première partie du manuscrit dresse une classification des applications industrielles au jet d'eau ainsi que les cas d’étude envisagés permettant de valider les concepts proposés. Les principes de fonctionnement des pompes hydrauliques classiques et des nouvelles pompes électriques sont également abordés. Enfin, le banc d’essais utilisé pour valider le fonctionnement décentralisé des deux prototypes de pompes est présenté.Au cours de la deuxième partie, une démarche de modélisation pour des réseaux à haute pression est développée. L’approche proposée est combinée des équations associées à la dynamique des fluides avec la théorie de graphes. La précision de la simulation obtenue est améliorée grâce à la prise en compte simultanée des caractéristiques du fluide à savoir le module de compressibilité et masse volumique tous les deux dépendants de la pression. Cette approche conduit à un outil générique de simulation finalement appliqué à la modélisation des réseaux à haute pression. Les modèles ainsi obtenus sont validés à partir de mesures issues du banc d’essais.La troisième et dernière partie propose une approche décentralisée de commande robuste pour de pompes électriques permettant de stabiliser une sous-section du réseau. Différentes descriptions des incertitudes avec divers paramètres variants sont évaluées pour la synthèse robuste H∞ structurée. Afin de réduire la complexité du problème d'optimisation lors de la synthèse, l’idée d’introduire des fonctions communes de pondération est proposée. Par ailleurs, la mise en place d’une procédure Δ-K itérative permet de maximiser le domaine d’incertitudes dans lequel les performances de robustesses sont garanties.La démarche de synthèse décentralisée est finalement validée à l’aide des modèles de réseau à haute pression. Simulations montrent que l’interconnexion de plusieurs pompes peut conduire à un taux arbitraire de charge de chaque pompe en absence d’un mécanisme de gestion. Dans cette perspective, une approche d’équilibrage distribué par consensus est étudiée.