Génie électrique

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Codage Canal et Techniques Efficaces de Décodage Itératif
(Université 20 Août 1955 de Skikda, 2018-07-01) AMAMRA, Imed; DEROUICHE, Nadir
L’utilisation d’algorithmes itératifs est aujourd’hui largement répandue dans tous les domaines du traitement du signal et des communications numériques. Dans les systèmes de communications modernes, les algorithmes itératifs sont principalement utilisés dans le décodage des Turbocodes et des codes LDPC (Low-Density Parity-Check), qui sont deux classes de codes correcteurs d’erreurs utilisés pour leurs performances exceptionnelles en terme de taux d’erreur. La nature itérative des algorithmes de décodage et leur complexité relative présentent encore un défit face à leur implémentation, tout en se conformant au contraintes de débit et de latence, dans les nouvelles normes des systèmes de télécommunication. Ce problème étant non entièrement résolu dans la littérature, fait objet de cette thèse. Nous avons deux contributions principales pour l’amélioration du décodage itératif des Turbocodes. Notre première contribution est un critère d’arrêt anticipé du processus de décodage itératif, qui est conçu en observant le comportement du rapport de vraisemblance logarithmique LLR des sorties a posteriori lors du décodage. Nous montrons par des simulations que notre méthode en comparaison avec des méthodes de référence, atteint de bonne performance de décodage en terme du taux d’erreur binaire BER, tout en réduisant considérablement le nombre d’itérations moyen. Notre deuxième contribution est une technique d’amélioration et d’optimisation du décodage itératif conçu sur deux phases. Premièrement, un test de convergence par l’analyse de l’entropie croisée, est utilisé pour sélectionner les bits non-convergents et établir une règle d’arrêt anticipé efficace. Ensuite, une approche adaptative pour le calcule d’un facteur de normalisation est appliquée à l’information extrinsèque des bits non-convergents précédemment sélectionnés, et qui est échangée entre les deux composant-décodeurs du Turbocode. Les résultats de simulations, du critère proposé montre une application intéressante dans un système de retransmission automatique hybride HARQ combinant un protocole de contrôle d’erreur et un Turbocode, où la complexité de décodage est considérablement réduite. Ainsi cette méthode montre une adaptabilité en vers les changements des conditions du canal en terme de rapport signal-à-bruit.
Commande des robots mobiles : Application sur des microrobots magnétiques
(Université 20 Août 1955 - Skikda, 2024-02-26) Meziane, Larbi; EL-Hadi, Guech
Ces dernières années, un intérêt croissant pour les microrobots magnétiques est apparu, notamment dans le domaine biomédical, tel que la chirurgie mini-invasive et l’administration de mé- dicaments. En comparaison avec les systèmes robotiques médicaux conventionnels, les microrobots sont capables d’atteindre des régions plus étroites et vulnérables du corps humain tout en minimisant les dommages. L’objectif de la thèse est de développer des stratégies de commande permettant à un microrobot magnétique, de naviguer dans un environnement fluidique à savoir, la navigation endovasculaire en utilisant les gradients de champs magnétiques générés par un dispositif magnétique à base de bobines électromagnétiques. C’est pourquoi, une compréhension approfondie de l’environnement de navigation du microrobot est une étape au préalable pour développer des stratégies de commande adéquates. Les contraintes d’échauffement des actionneurs magnétiques, la variation des paramètres physiologiques de l’humain, les perturbations environnementales et les erreurs de modélisation ont tous un impact significatif sur la navigation du microrobot. Lorsqu’un opérateur est chargé d ?administrer le médicament en dirigeant le microrobot vers la zone cible, on parle de contrôle en boucle ouverte. Bien que la commande en boucle ouverte ne nécessite pas d’algorithmes de contrôle sophistiqués, mais ses performances sont généralement limitées et dépendent fortement de l’expérience et de la précision des opérateurs. Afin de surmonter ces difficultés, un système de commande en boucle fermée s’avère très utile. La dynamique des microrobots peut être considérée linéaire dans certaines régions du corps humain (exemple : la cochlée) et non linéaire dans la plupart des cas (exemple : système cardiovasculaire). Dans le cas d’une dynamique linéaire du microrobot, nous avons proposé deux approches de commande à base d’un observateur pour suivre une trajectoire de référence. La première approche consiste en une commande par retour d’état mise en cascade avec un compensateur de rejet de perturbations. La stratégie utilise aussi un observateur pour reconstruire l’état du microrobot. L’objectif est d’achever le suivi de la trajectoire dans un vaisseau sanguin en 3D. La trajectoire désirée est générée par un opérateur moyennant un joystick. La deuxième approche consiste en une commande prédictive (MPC) (MPC pour Model Predictive Control) mise en cascade avec un compensateur de perturbations pour forcer le microrobot à poursuivre une trajectoire dans un environnement fluidique en 2D. La trajectoire de référence est générée également dans cette contribution à l’aide d’un joystick, et l’état du robot est estimé à l’aide d’un observateur d’état étendu non linéaire (NESO). Dans le cas d’une dynamique non-linéaire et d’un environnement de navigation en 2D, nous avons établi un modèle flou du type Takagi-Sugeno (TS) équivalent du microrobot dans un compact de l’espace d’état. La stratégie de commande proposée consiste à utiliser une commande PDC (parallel distributed compensation) en conjonction avec un compensateur de rejet de perturbations pour réaliser le suivi de trajectoire d’un microrobot. Un observateur flou T-S est utilisé pour estimer l’état complet à partir de la position mesurée du microrobot. Afin de surmonter le problème de surchauffe des bobines et rejeter les perturbations, le réglage du contrôleur flou T-S est effectué en imposant une contrainte sur l’amplitude du gradient du champ magnétique. Les gains de la commande et de l’observateur sont déterminés en résolvant un ensemble d’inégalités matricielles linéaires (LMIs). Dans cette approche, la trajectoire de référence optimale est générée en appliquant la méthode de marche rapide (fast marching method) sur l’image IRM. Afin de démontrer l’efficacité de la stratégie de commande proposée, les performances de la stratégie de commande sont évaluées à la fois sans et avec le bruit de mesure. Une plateforme d’instrumentation a été conçue dans le cadre de cette thèse, au sein du laboratoire PRISME/ JUNIA - Châteauroux en France pour valider les stratégies de commande développées dans le cadre de cette thèse
Commande et contrôle des convertisseurs électroniques destinés à la conversion de l’énergie électrique
(Université 20 Août 1955- Skikda, 2020) Gattal, Azzeddine; Soufi, Youcef
Suite aux progrès et aux développements technologiques réalisés ces dernières années dans le domaine d’électronique. L’électronique de puissance offre aujourd'hui une solution optimale aux besoins de conversion, de transformation, d'adaptation et de la qualité de l’énergie électrique qui deviennent de nos jours, des enjeux importants pour les gestionnaires et les exploitants de cette dernière. Son intégration a également conduit à une fiabilité accrue, grande adaptabilité et plus de flexibilité des équipements face aux changements actuels. Ce travail traite le problème de la commande et du control des interrupteurs des convertisseurs d'électronique de puissance où ces derniers, et en particulier les MOSFETs, dissipent de la puissance lors de la commutation en provoquant des problèmes de surtension au blocage. Pour cela, nous nous intéressons dans un premier temps à la minimisation de pertes de puissance en commutation des MOSFETs en utilisant un circuit d’aide à la commutation basé sur le retard de la montée du courant traversant le transistor à l’ouverture (pendant Ton) et de retarder la montée de la tension aux bornes du transistor à la fermeture (pendant TOff ). Les résultats de simulations obtenues en utilisant l’outil OrCAD PSpice ont été vérifié expérimentalement par des tests pratiques visant à assurer le bon fonctionnement dans les conditions statiques et dynamiques. Une carte à microcontrôleur a été utilisée pour commander le convertisseur afin de gérer le dv/dt pour minimiser les transitoires résonants qui surviennent durant la phase de blocage. L’introduction et l’implémentation d’un algorithme de commande en temps réel conçu pour la commande du convertisseur pour améliorer les performances dynamiques du convertisseur lorsqu’il est soumis aux diverses perturbations.
Commande robuste des systèmes en réseau
(Université 20 Août 1955 - Skikda, 2020) Rouamel, Mohamed; Gherbi, Sofiane
In recent years, the control system is becoming decentralized in location and more extensive in scope, making it difficult to be implemented in the traditional point-to-point configuration. Therefore, the networked control system (NCS) is introduced to replace the traditional control due to its benefits in the wide industrial areas such as reduced installation costs, better maintainability, and greater flexibility, where the control loop is implemented via communication networks, and the data is transmitted between its different components through a limit communication channel. However, the use of communication channels in the control loop causes many problems and constraints such as network bandwidth limit, network-induced delays, packet loss, packet disordering, scheduling protocols, and variable sampling. These negative factors can degrade the NCSs performance and even lead to its instability. This thesis takes into account these problems in the analysis and the synthesis of NCSs where it analyses the robust stability and design of a new controller for NCSs subject to network-induced delay and packet dropout. The main contribution of this thesis is based on the reduction of the effect of network-induced imperfections on the stability of the networked system through deriving robust less conservative stability conditions and design a new control low ensuring the stability and good performance of networked systems subject to the maximum possible of these imperfections. And in addition, this work investigates the different modeling of NCSs such as stochastic, deterministic, and hybrid that mimic reality to use it in the analysis and synthesis of networked systems. Finally, the stability conditions obtained are tested using numerical illustrative examples representing different NCSs with network-induced imperfections, as well as a comparison with other existing methods in terms of conservativeness and robustness
Commande sans Capteur par les Techniques Avancées d’une Machine Synchrone à Aimant Permanent montée sur une Eolienne
(Université Du 20 Août 1955 – Skikda, 2023) LEBIED, Ryma; BOUKADOUM, Ahcen
Cette thèse vise l’amélioration de la qualité d’énergie éolienne qui est faite à base d’une technique classique par certaines techniques de contrôle intelligentes d’une génératrice synchrone à aimants permanents telles que l’optimisation par les algorithmes génétiques et la technique de logique floue. Nous avons appliqué des algorithmes génétiques pour optimiser les paramètres d'un régulateur PI dans la commande classique DPC mais son efficacité et la qualité du réglage sont diminuées avec le test de suivi de consigne et de robustesse. Finalement, la chaine de conversion est couplée à un réseau basse tension. Les résultats obtenus ont donné des bonnes performances et robustesse du mécanisme de logique floue dans le contrôle de la tension de bus continu.
Conception optimale des machines a induction par les techniques stochastiques
(Université Du 20 Août 1955 – Skikd, 2020) Ladycia, Hania; Boukadoum, Ahcene
La conception des actionneurs électromagnétiques est de plus en plus complexe et doit être plus efficace dans une gamme de critères de plus en plus large. Le défi proposé aux ingénieurs concepteurs est grand. Il est donc essentiel d’intégrer de nouveaux outils et méthodologies dans le processus de conception pour relever ce défi. Les travaux présentés dans cette thèse apporte de nouvelles techniques stochastiques de résolution du problème de conception du moteur à induction (IM) en utilisant une formulation inverse du problème pour améliorer le rendement et minimiser les pertes Joule du stator, les pertes Joule du rotor et les pertes fer. L’efficacité et la robustesse des approches proposées sont vérifiées par une comparaison avec celles obtenues par les approches conventionnelle et directe. Les résultats obtenus montrent l’efficacité de l’algorithme de luciole (FA), l’algorithme d’optimisation par coucou (CS) ainsi que l’algorithme des essaims de particules accéléré (APSO) par rapport à ceux obtenus par le problème direct et par la méthode conventionnelle.
Contribution à la modélisation de la courbe de charge électrique par des techniques intelligentes
(Université 20 Août 1955 - Skikda, 2017-05-03) LAOUAFI, Abderrezak; MORDJAOUI, Mourad
Le présent travail s'inscrit dans la thématique de la prévision de la puissance appelée dans les réseaux électriques. Cette thématique a fait l'objet de recherches pendant plus de cinq décennies. Cependant, elle demeure une problématique assez di cile à cause du comportement non linéaire de la charge électrique et sa relation complexe avec plusieurs facteurs. Les prévisions satisfaisantes de charge représentent donc un dé important pour les chercheurs, où chaque auteur essaye d'améliorer la précision de prévision et compare la performance obtenue par son propre modèle avec les performances d'autres modèles issus de la littérature. Notre contribution s'inscrit donc dans ce cadre pour l'amélioration des performances de prévision. On s'intéresse principalement au développement des méthodes assurant les prévisions satisfaisantes pour les deux horizons de prévision à très court-terme et court-terme de la charge électrique. Néanmoins, nous avons e ectués une première étude pour les deux horizons temporels de prévision à moyen et à long-terme, dont le but est d'évaluer un ensemble de méthodes existantes. Les résultats de cette étude ont montré qu'il est dé nitivement conseillé d'utiliser à la fois plusieurs méthodes a n d'améliorer les performances. Cette idée été l'élément clé dans une deuxième étude consacrée à la prévision à court-terme de la consommation d'électricité en Algérie. L'approche pour la prévision à court-terme consiste à utiliser une méthodologie hybride adaptative à deux étapes, dont l'idée clé est d'assurer une première prévision et d'essayer ensuite de l'améliorer par le biais d'un système de prévision secondaire. Les résultats de cette étude ont montré de meilleure performance par rapport à une méthode de prévision issue de la littérature, et connue actuellement sous le nom de la méthode de Holt-Winters-Taylor. L'approche pour la prévision à très court-terme, a sans tour, consiste à exploiter cette idée d'utiliser plusieurs méthodes. Cependant, pour de tel cas de prévision pour quelques minutes à l'avance il n'y aura pas du temps pour tenter une amélioration de prévision. Il fallait donc chercher la meilleure performance dès un premier temps. Par conséquent, notre idée pour de tel cas est d'utiliser une combinaison de prévisions et de tirer la meilleure performance à partir d'un ensemble de méthodes primaires. Nous avons appliqués cette méthodologie combinée sur les données de charge en temps-réel du système électrique français, et l'ensemble de données australiennes pour l'Etat de la Nouvelle-Galles du Sud. Les résultats de ce système ont montré de meilleures performances en comparaison avec un algorithme de référence, nommé AWNN, et développé en 2016 par M. Rana et al.
Contribution à la Stabilité et la Commande Temps-Réel Sous des Contraintes de Communication.
(UNIVERSITÉ 20 AOÛT 1955 SKIKDA, 2023) Metallaoui, Smain; Zennir ,Youcef
Les problèmes de modélisation des systèmes dynamiques dans de nombreux processus, tel-que les systèmes de contrôle en réseau (NCS) sont très complexes. Les modèles peuvent contenir des sous-systèmes avec différents paramètres, qui apparaissent lors de l'utilisation d'un réseau (NCS), tels que le délai de retard, la bande passante limitée, etc. Contrôler ces types de système à délai de retard multiple est un défi en raison de la complexité mathématique. Ce mémoire considère la conception d‘un contrôleur de stabilisation à retour d‘état pour un système de commande en réseau avec des retards de communication aléatoires. Les retards du capteur au contrôleur (S-C) et du contrôleur à l‘actionneur sont modélisés par deux chaînes de Markov indépendantes. Les retards aléatoires induits par le réseau sont modélisés sous la forme d'une chaîne de Markov et le système en boucle fermée qui en résulte est transformé en un système linéaire à sauts de Markov (MJLS). L'accent est mis sur la conception d'un contrôleur intégrant pleinement l'effet du délai C-A. Le système en boucle fermée qui en résulte est décrit par un nouveau système linéaire à sauts markovien à temps discret avec modèle de retards de Markov. Ensuite, en appliquant un type de fonction stochastique de Lyapunov, des conditions suffisantes sur la stabilisabilité stochastique et l'existence d'un contrôleur sont dérivées en termes d'inégalités matricielle linéaire couplées (LMI). L'efficacité de la méthode proposée est illustrée par des exemples. Les résultats de la simulation démontrent l'applicabilité et l'efficacité des résultats théoriques obtenus
Contribution à la surveillance de la qualité de l’air dans un site industriel pa
(Université 20Aout 1955- Skikda, 2019-04-14) Djebbri ,Nadjet; ROUAINIA, Mounira
La surveillance de la pollution atmosphérique revêt une importance majeure notamment dans les sites industriels où les conséquences de ces pollutions peuvent être graves. Ce travail entre dans ce cadre et a pour objectif de contribuer à la surveillance de la pollution atmosphérique dans un site industriel Nous exploitons pour ce faire, un ensemble de méthodes d’intelligence artificielle basées sur les réseaux de neurones et exploitant les mesures de concentrations de polluants (NOx, CO) dans un site industriel (GL1K-Skikda). Dans un premier temps, nous procédons au suivi spatial de la pollution en exploitant une modélisation de la distribution spatiale des polluants par le modèle de chimie-transport, dont l’équation de dispersion réactive est résolue par le modèle gaussien. Par la suite notre contribution principale concerne la surveillance des polluants par les réseaux de neurones. Les modèles de réseaux neuronaux considérés sont : multi couches perceptron (MLP), autorégressif non linéaire à entrées exogènes (NARX) et fonction radiale de base (RBF). La comparaison entre les résultats nous permettra de procéder l’amélioration de la surveillance en optimisant l’approche choisie. Les résultats montreront que le réseau de neurone à fonction radiale de base donne une meilleure prédiction des concentrations de polluants. Par la suite, une amélioration de la prédiction est introduite en optimisant le paramètre de propagation du modèle RBF, et en exploitant un ensemble de données contenant des concentrations de polluants combinées avec les données météorologiques
Contribution à l’automatisation de l’analyse et de l’évaluation des risques dans les sites industriels
(Université 20 Août 1955- Skikda, 2017-02-02) Mechhoud, El Arkam; Rouaïnia, Mounira
Dans les domaines de la conception, de l‘exploitation et de la maintenance des installations industrielles, l‘analyse et l‘évaluation des risques revêt aujourd‘hui une importance capitale tant sur le plan économique qu‘environnemental et sécuritaire. Dans ce sens, les réglementations imposent de plus en plus le suivi de la sureté de fonctionnement dans les sites industriels et particulièrement ceux classés à risques. Si une multitude de travaux et de méthodes d‘analyse et d‘identification des risques industriels existe, il manque cependant une automatisation du procédé d‘analyse et d‘évaluation afin d‘assurer une meilleure prise en charge des risques et une anticipation assez importante sur les possibilités d‘accident. L'objectif de cette thèse est de mettre en œuvre un nouvel outil automatisé dédié à l'analyse et l'évaluation des risques dans les industries pétrochimiques, il est basé sur la combinaison de deux méthodes d'analyse des risques: HAZOP et AMDEC. Les scénarios d'accident sont également évalués en termes de criticité et d'économie. L'avantage principal de la présente méthode consiste à accélérer l'identification des risques, l‘évaluation des risques et la prévision de la nature et de l'impact de ces accidents. Les paramètres du process sont analysés sous une interface graphique pour faciliter l'exploitation de notre approche développée. Cette analyse automatisée met en évidence les différents écarts par rapport aux paramètres de fonctionnement de tous les systèmes dans l'installation. Les causes possibles de ces écarts, leurs conséquences et les actions de prévention sont identifiées. Les résultats obtenus sont la minimisation des risques et l'amélioration de la fiabilité du système considéré
CONTRIBUTION A L’ETUDE DE L’ECOULEMENT DE PUISSANCE OPTIMAL D’UN RESEAU ELECTRIQUE MIXTE AC/DC/AC PAR LES FACTS INTELLIGENTS
(Université du 20 Août 1955 - Skikda, 2017-05-13) MEZHOUD, NABIL; S., LEULMI
L’émergence prépondérante de l’électronique de puissance a introduit de nouveaux composants ou liens, très puissants, fiables, efficaces et très utiles pour le fonctionnement sécuritaire et économique des réseaux électriques modernes. Parmi ces nouveaux liens, nos citons l’emploi des liaisons CC (DC links). Dans cette recherche, nos essayons à contribuer à la solution de l’écoulement de puissance optimal d’un réseau électrique mixte AC/DC/AC par l'application des techniques d’optimisation métaheuristiques en présence des dispositifs FACTS intelligents dans les systèmes électro-énergétiques modernes. Notre but principal est de minimiser la fonction objective nécessaire pour un meilleur équilibre, en régime permanent, entre la production de l’énergie électrique et sa consommation dans les réseaux électriques mixtes AC/DC/AC. La fonction caractérisant cet équilibre se présente sous forme d’une fonction non linéaire, en tenant compte des contraintes d’égalités et d’inégalités nécessaires. La fonction objective est une minimisation de la fonction coût de production de l’énergie électrique et des pertes de la puissance active tout en conservant les puissances des générateurs, les amplitudes des tensions, les capacités des condensateurs shunts, les inductances des réacteurs séries et les rapports des transformateurs dans des limites acceptables. L’incorporation des FACTS intelligents, l’introduction du système ou d’une liaison CC (HVDC system or DC link) et les techniques d’optimisation méta-heuristiques feront l’objet principal de cette étude en vue de l’optimisation de l’EPO d’un réseau mixte AC/DC/AC moderne. De plus, nos étalerons sur le traitement du problème de l’EPO sans liaison CC par l’utilisation des techniques sues – indiquées pour les réseaux électriques classiques (AC). Cette optimisation sera basée sur l’application de la méthode du point intérieur (PI) et 3 techniques d’optimisation dites modernes ou nouvelles telles que l’optimisation par essaims de particules (OEP, les algorithmes génétiques (AG) et les algorithmes de colonies de fourmis (ACF). Ces techniques seront appliquées sur un type du réseau standard, à savoir le réseau d’IEEE-14 JdB pour une éventuelle validation et comparaison des résultats avec des références bien établies. Les propositions sur les perspectives et la continuation de ce travail pour de futures recherches doctorales (HDR) et scientifiques ou technologiques auront, certainement, leur part en fin de ce travail.
Contribution à l’étude des machines synchrones à aimants permanents en structure de Halbach
(Université Du 20 Août 1955 – Skikda, 2020) Bouloukza, Ibtissam; Mordjaoui, Mourad
Récemment, plusieurs machines et dispositifs électriques de haute énergie utilisent des aimants permanents avec différentes directions de pénétration du flux. Pour la conception et le dimensionnement de ces systèmes électromécaniques, il faut connaître la répartition du champ magnétique dans chaque partie du système magnétique et en particulier au niveau de l'entrefer où s'effectue la conversion d'énergie. Deux modèles sont présentés à la fois pour la structure traditionnelle des aimants radiaux et la structure de Halbach. Le calcul du modèle analytique de la distribution du champ magnétique du rotor interne à noyau de fer du moteur synchrone à aimant permanent monté sur la surface du rotor est basé sur l'évaluation et les équations aux dérivées partielles de Maxwell complétées par la loi du matériau à vide, et le calcul du modèle numérique est basé sur la MEF en considérant l'effet des encoches du stator. L'induction du champ magnétique dans l'entrefer et l'aimant, et l'expression analytique du F.c.e.m de retour sont présentés. Selon les calculs analytiques et numériques, et l'analyse harmonique, le MSAP aimanté par la structure de Halbach fournit un couple plus élevé et une meilleure performance que l’aimantation radiale classique. Pour effectuer le travail, une conception optimisée de MSAP basée sur l'analyse du flux du moteur à aimant permanent monté sur la surface est proposée pour avoir un poids minimum, un rendement maximal et un couple élevé. Tout d'abord, le modèle de moteur simplifié est présenté de manière à fournir une solution analytique pour des paramètres optimaux du moteur en fonction de la masse. Deuxièmement, la méthode de Monte-Carlo est utilisée pour calculer les dimensions optimales du moteur pour des valeurs de paramètres matériels donnés et les résultats obtenus ont été comparés aux relations optimales dérivées de l'analyse. Selon les résultats obtenus, le but essentiel du travail a été atteint, le poids a été réduit de 24 %, le rendement a été amélioré de 8 % et le couple nominal a été élevé de 40 %. L'approche de conception proposée présente, également, l'avantage de réduire considérablement le cycle de conception. À la suite des recherches précédentes, une nouvelle étude de conception pour un moteur à aimant permanent triphasé est proposée. La machine à flux radial et rotor interne comporte des aimants à 12 pôles et un stator monté en surface comporte 36 bobines entourant le noyau. Initialement, une étude magnétostatique a été réalisée, puis une analyse par la MEF transitoires 2D a été exécutée pour vérifier la conception du nouveau concept. Ensuite, une analyse harmonique est effectuée pour voir l'impact des harmoniques sur la performance de la conception et la réalisation d'un bon prototype. La nouvelle machine conçue est attrayante, car elle donne une structure de champ symétrique en fonctionnement et les caractéristiques de couples électromagnétiques et la forme d'onde de courant sont bonnes pour différentes ouvertures d'aimants
Contribution à l’évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes instrumentés de sécurité (SIS).
(2023) METATLA, Hassina; Lachouri, Abderrezak
Diverses sécurités sont mises en œuvre lorsque les installations industrielles automatisés présentent des risques pour l’homme, l’environnement ou les biens. Ces types de sécurités utilisent des moyens contribuant soit à la prévention soit à la protection pour limiter les conséquences d’un dysfonctionnement. Les systèmes instrumentés de sécurité (SIS) sont souvent utilisés comme moyens de protection pour réaliser des fonctions instrumentées de sécurité (SIF). Le présent travail de thèse a pour objectif d’évaluer la sûreté de fonctionnement d’un système instrumenté de sécurité. Nous considérerons le cas particulier d’un système à haute intégrité contre les surpressions, (High Integrity Pressure Protection System (HIPPS)), utilisé en industrie pétrole et gaz pour la protection contre les évènements de surpression qui peuvent causer des dommages à l’environnement, aux infrastructures et au personnel. Le rôle primordial du HIPPS a attiré notre attention pour analyser les performances d’un HIPPS existant à la plateforme on-shore Raffinerie de SKIKDA (RA1K) en présence et en absence des défaillances de cause commune (DCC), pour quantifier l’effet de ce type de défaillance sur les paramètres fiabilistes du système. Les Blocs diagrammes de fiabilité (BdF), sont utilisés pour la modélisation de l’aspect fonctionnelle du système, tandis que les Arbres de Défaillances (AdD) sont utilisés pour la modélisation de l’aspect dysfonctionnelle. Nous procédons par deux étapes : -La première étape est consacré à une étude de diagnostic, ou phase d’analyse sans considération des DCC pour le système considéré par l’usage des deux techniques Bloc de Fiabilité (BdF) et Arbre de Défaillance (AdD), à travers laquelle nous avons calculé les différents paramètres de la sûreté de fonctionnement la fiabilité R(t), probabilité de défaillance F(t),l’indisponibilité instantanée U(t) et la fréquence W(t). Ainsi que les facteurs d’importances suivants :Facteur d’Importance Marginale (de Birnbaum (MIF)), Facteur d’Importance Critique (de Lambert (CIF)), Facteur d’Importance de Diagnostic ( de Fussel Vesely (DIF)), facteur d’augmentation de risque (Risk Achievement Worth (RAW)), facteur de réduction de Risque ( Risk Reduction Worth (RRW)),et le facteur d’importance de Barlow and Proschan (BP).Ces mesures d’importances nous permis d’aboutir à un classement pour les composants du HIPPS permettent l’identification des constituants les plus vulnérables vis-à-vis le fonctionnement du système, et par conséquent de cibler et orienter les actions de maintenance à préalable. -La deuxième étape est dédiée pour la modélisation des DCCs par le modèle du facteur Beta et la démonstration de l’effet négatif de ce type de défaillance sur les performances globales du HIPPS comme la réduction de la fiabilité du HIPPS ; la dégradation du niveau d’intégrité de sécurité (SIL) du système considéré ; l’augmentation de la durée moyenne d’indisponibilité après défaillance (Mean Down Time (MDT) du HIPPS, et la capacité de production. Le modèle du facteur Beta est utilisé pour la modélisation des DCCs au niveau des sous-systèmes transmetteurs et vannes. Les résultats de simulation obtenus nous permettent la mise en œuvre d’une politique de maintenance préventive et corrective pour les différents composants du HIPPS d’un point de vue quantitatif, en d’autre part ces résultats expliquent la capacité du HIPPS à conserver ses caractéristiques de fiabilité et de sûreté en présence des DCC. En outre mous prouvons la robustesse, l’exactitude et la convenance des blocs diagrammes de fiabilité et des arbres de défaillances pour le traitement et l’évaluation des DCC au niveau du HIPPS.
Contribution à l’identification et l’analyse des systèmes d’ordre fractionnaire
(UNIVERSITÉ DU 20 AOÛT 1955 SKIKDA, 2020) Bouyedd, AHocine; Ladaci, Samir
L'objectif de cette thèse a pour but d’améliorer les performances fournies par les méthodes conventionnelles utilisées lors de l'identification, la modélisation et la synthèse des contrôleurs pour commander des processus industriels comportant des retards purs importants. A cet effet, les principales contributions ont été articulées autour du développement d'un nouveau modèle fractionnaire à retard pur, i.e. FMLODT (Fractional Multi-Low-Order plus Dead-Time) où ce dernier possède une puissance fractale supplémentaire portée sur leur transfert d’ordre non entier. L’optimisation de ses paramètres a été fondée sur les algorithmes génétiques qui assure la bonne minimisation d’une fonction objective formulée via l’écart quadratique moyen générée par la distance entre le modèle de prédiction et le système réel. Ce modèle résultant a été factorisé en deux sousmodèles à savoir : modèle fractionnaire sans retard, qui a été exploité pour la synthèse du contrôleur stabilisant la boucle de commande et un modèle fractionnaire à retard comportant la puissance fractale proposée. L’ensemble modèle-système a été associé en utilisant le principe de prédicteur de Smith. Toutefois, la sortie du modèle a été comparée avec celle fournie par le système réel ce qui génère un écart de modélisation ajouté dans la chaine de retour du système bouclé. Cela nécessitant la synthèse d’un contrôleur robuste qui fait l’objet d’une deuxième contribution. A cet effet, on proposé la synthèse d’un contrôleur robuste d’ordre non entier basé sur le principe PS. Les paramètres de ce dernier sont fournis analytiquement en utilisant le principe de la commande adaptative utilisant le modèle de référence TTFOR (Three Terms Fractional-Order Reference). Une autre contribution a été proposée pour la synthèse du contrôleur PIλDµ d'ordre fractionnaire où les paramètres ont été optimisés par les algorithmes génétiques GA. L’optimisation est basée sur minimisation d’une fonction coût, définie graphiquement par l’interfaçage graphique du Simulink. Elle représente donc le critère ITAE (Integral of Time and Absolute Error) pour l’optimisation de cinq paramètres construisant le transfert du contrôleur fractionnaire souhaité. Finalement, une validation est effectuée pour confirmer l’efficacité de cette nouvelle stratégie de commande. Cette dernière a été appliquée à deux systèmes à savoir : un véhicule électrique et un processus hydraulique. Les résultats de simulation confirment l'efficacité de la nouvelle configuration du PS proposé en comparaison avec les performances fournies par la modélisation utilisant les transferts d’ordre entier ou la synthèse basée sur les contrôleurs conventionnels d’
CONTRIBUTION A L’UTILISATION DES TECHNIQUES D’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE POUR LA DETECTION ET LA LOCALISATION DE DEFAUT DANS LA MACHINE ASYNCHRONE
(UNIVERSITE DU 20 AOÛT 1955 – SKIKDA, 2018) Bounab, Djamila; BAHI, T
L'utilisation croissante des moteurs asynchrone a pris une grande importance au cours des dernières décennies. Ce type de moteur est largement utilisé comme dispositif de système électromécanique grâce à leur robustesse, leur fiabilité et leurs simples technologies de conception. Toutefois, malgré leurs avantages un défaut d’un de leurs composants peut entrainer des conséquences fâcheuses sur la production, la continuité de service et des pertes inestimables. Alors, le développement de moyens permettant de détecter et diagnostiquer de manière précoce les défauts éventuels est primordial. C’est dans ce cadre que s’inscrit l'axe principal de recherche du travail réalisé dans cette thèse. Il concerne essentiellement le diagnostic de défauts de la machine asynchrone à cage par les techniques intelligentes : logique floue et réseaux de neurone. Cette approche présente une grande capacité de mémorisation des réseaux de neurones et la capacité de développement de raisonnement heuristique de la logique floue.
Contribution to Mobile Robots Command
(University of August 20, 1955 Skikda, 2023) Boumediene, Mouad; Guechi, El-hadi
This dissertation delves into the fascinating domain of autonomous mobile robots (AMRs), inspired by significant industry advancements. This research centers on enhancing AMRs' autonomous navigation techniques with a focus on efficient path planning in industrial environments. Two pivotal contributions emerge: a hybrid pathplanning method combining the fast computation time of stochastic algorithms with accuracy and optimality of grid-based approaches, and an innovative, cost-effective workflow for AMR design and construction . Utilizing CAD, the study refines a selfbalancing robot design, validated in a ROS + Gazebo simulation, and constructed with widely available components. This work endeavors to broaden AMR applicability, making it feasible for both small-scale businesses and households.
Contribution to the Study and Modelling of Photovoltaic System Dynamic Behaviour
(University of August 20th, 1955, Skikda, 2021) BOUAKKAZ, Mohammed Salah; Boukadoum,A
La puissance fournie par les systèmes photovoltaïques (PV) dépend, principalement, des conditions climatiques et de la survenance des défauts. Les caractéristiques courant-tension des systèmes PV ont des régions de fonctionnement susceptibles de contenir diverses réponses transitoires le plus souvent contraignantes. Notamment la présence d'ombrage partiel en est un cas qui intéresse, particulièrement, l’évaluation des performances. Le travail de recherche de la présente thèse s’inscrit dans cette optique. Ainsi, l’évaluation des performances dynamiques d’un système PV composé de trois panneaux a été effectuée en boucle ouverte et fermée. Le système PV étudié a dû subir les effets de différentes conditions environnementales qui ont donné, à leur tour, différentes appréciations sur les régions de fonctionnement du courant, de la tension et de la puissance. En effet, un comportement dynamique complexe a été relevé dont l’amélioration a été obtenue grâce à une stratégie de contrôle proposée. Cette dernière s’est articulée d’une part, sur la régulation du courant PV à l'aide d'un contrôleur à mode glissant et d’autre part, sur la régulation de la tension de sortie à l'aide d'un régulateur PID d'ordre fractionnaire (FOPID) dont les paramètres ont été ajustés en utilisant l'optimisation par essaim de particules (PSO). Ce dernier a pu déterminer le contrôleur optimal pour différents régions de fonctionnement et modèles d'ombrage partiel. La régulation du system PV n’a pas nécessité un usage de la modulation à largeur d'impulsion (PWM). Certaines imperfections dues à l'approche utilisée pour le paramétrage de la régulation ont été observées aux niveaux des algorithmes de recherche de point de puissance maximale (MPPT). Pour y remédier, la technique MPPT basée sur l’algorithme d’optimisation Hétérocère - Flamme (MFO) a été implémentée et associée à la stratégie de contrôle proposée. La stratégie d'amélioration des performances dynamiques proposée est très efficace jusqu’à même montrer d'excellentes réponses transitoires dans divers scénarios d'exploitation.
Détection adaptative à taux de fausses alarmes
(Université du 20 Août 1955 Skikda, 2024) Nedjma, Detouche; Toufik, Laroussi
De nos jours, la quasi-totalité des environnements radar exige des systèmes dits haute résolution ou HRR (High Resolution Radar) ; autrement dit des radars dont la largeur d’impulsion est inférieure à 0.5 µs. Dans de tels cas, les données expérimentales correspondant à ce type de clutter ont montré qu’elles suivent une distribution présentant une queue plus étalée que celle de la Gaussienne. Ainsi, pour détecter des cibles évoluant dans ce type de clutter, il est nécessaire de modéliser l’environnement par des distributions non-gaussiennes. Dans la littérature radar, parmi les modèles statistiques pouvant suppléer à l’absence d’un clutter gaussien sont les distributions Weibull, lognormal et K… etc. A cet effet, plusieurs détecteurs CFAR (Constant False Alarm Rate) inhérents à ce type de clutter ont été développés dans la littérature. Le détecteur de Goldstein dit log-t-CFAR est l'un de ces détecteurs qui utilise un seuil non paramétrique. Contrairement au cas homogène où le détecteur log-t-CFAR réalise de bonnes performances de détection, ces dernières affichent une nette dégradation en présence d'hétérogénéités du clutter, tels que la présence de cibles multiples ou de bord de clutter. Pour cela, et dans l’optique d’optimiser les performances du détecteur log-t-CFAR en présence de cibles multiples dans un milieu non-gaussien de type Weibull, nous proposons l’association du détecteur log-t-CFAR à deux algorithmes de censure automatique. Dans la première contribution, les deux seuils de censure choisis sont le MLE-CFCR (Maximum Likelihood Estimator-Constant False Censoring Rate) et le WHCFCR (Weber-Haykin-CFCR). Les systèmes hybrides résultant sont, respectivement, les détecteurs H-log-t-CFAR, i.e., H-MLE/log-t-CFAR et H-WH/log-t-CFAR. En réalité, l’origine de l’hétérogénéité dans le signal échoïque peut ne pas être due à la présence de cibles interférentes mais plutôt à la présence d’un bord de clutter. Pour pallier à l’une ou l’autre hétérogénéité, dans notre deuxième contribution, nous présentons le détecteur SVI-log-t-CFAR (Switching VI-CFAR), lequel fait appel aux statistiques VI (Variability Index) et MR (Mean Ratio) pour commuter vers le détecteur log-t-CFAR dans le cas d’environnement homogène, l’un ou l’autre des détecteurs H-log-t-CFAR en présence de cibles multiples, ou le détecteur AEC-log-t-CFAR (Automatic Edge Censoring-CFAR) en présence d’un bord de clutter. Les simulations de MC (Monte Carlo) ont pu nous montrer, via le logiciel MATLAB, les performances de détection de ces nouveaux détecteurs. Les résultats obtenus ont montré, d’une part, l'efficience des deux détecteursviii hybrides dans l’amélioration des performances de détection du détecteur log-t-CFAR en présence de cibles multiples ; remarquons, cependant, que leurs performances n'ont pas pu surpasser celles du détecteur AC-MLE-CFAR (Automatic Censoring-MLE-CFAR). Pour un milieu Weibull homogène, nous montrons que le détecteur SVI-log-t-CFAR est susceptible de pister le détecteur log-t-CFAR, dont la 𝑃𝑑 (Probabilité de Détection) est un peu réduite par rapport à celle du détecteur AEC-log-t-CFAR. Dans des situations de cibles multiples, nous remarquons que le détecteur SVI-log-t-CFAR commence par pister le détecteur log-t-CFAR, puis finit par suivre l’un des détecteurs H-log-t-CFAR jusqu'à atteindre une superposition complète avec ces derniers. Nous remarquons aussi que plus il y a d'interférences, plus les performances du détecteur log-t-CFAR se dégradent et meilleures sont celles du détecteur SVI-log-t-CFAR. En présence d’un bord de clutter, nous montrons que le discriminateur d'hétérogénéité, en l’occurrence les statistique VI et MR n’induisent pas de bons résultats à faibles valeurs du CCR lorsque la taille de la sousfenêtre non homogène devient supérieure à la moitié de la taille de la fenêtre de référence. Cependant, pour des valeurs plus élevées du CCR, le discriminateur d'hétérogénéité semble surmonter un tel dysfonctionnement en permettant au détecteur SVI-log-t-CFAR de suivre fermement le détecteur AEC-log-t-CFAR. Enfin, à travers la courbe de la régulation de la Pfa (Probabilité de Fausse de Alarme), nous apercevons que le détecteur SVI-log-t-CFAR a des difficultés à discriminer toute transition de puissance qui se produit aux extrémités de la fenêtre de référence.
Détection et Diagnostic des Systèmes à Energie Renouvelable application " Eolienne "
(Université - 20 Août 1955 - Skikda, 2020) OUANAS, Ali; Medoued, Ammar
Au cours des vingt dernières années, la capacité éolienne mondiale a augmenté rapidement avec une puissance installée estimée à environ 433 gigawatts en 2015. L'énergie éolienne a fourni le plus d’électricité par rapport aux autres énergies renouvelable, il représente la moitié de la croissance mondiale de l’électricité. Les enjeux pour rendre cette énergie compétitive aux autres sources classiques c’est de réduire les couts de maintenances inattendues des composants d'éoliennes. A travers une revue riche de la littérature sur la thématique de diagnostic des défauts des systèmes éoliens, nous avons orienté notre travail, concernant la première partie de notre thèse en l’occurrence le diagnostic, vers la détection du défaut de pignon de la boite de vitesse, les défauts des roulements, les défauts déséquilibre des phases statoriques et les défauts de cassures de barres rotoriques du moteur à induction utilisé dans la configuration électrique du système positionnement . A cette fin, nous avons étudié la forme théorique du signal de vibration du pignon de la boite de vitesse d’une éolienne de 3MW (sain et avec défaut) pour déterminer la forme spectrale et les composantes fréquentielles générées par le défaut. L’analyse spectrale d’un défaut réel a montré qu’il y a un nombre important des bandes latérales qui font face à la détection. Une technique alternative a été introduite pour surmonter les problèmes de l’utilisation du signal de vibration. Les résultats de cette approche concernant la détection et la classification sont très satisfaisants. Le mécanisme de positionnement a occupé une très grande importance dans la chaine de conversion de l’énergie du vent en électricité. Son rôle et de maintenir la nacelle face au vent. La configuration électrique qui utilise le moteur à induction est largement exploitée. Les techniques de détection des différent types de défaut qui peut nuire au fonctionnement de ce mécanisme répondent aux diverses difficultés et contraintes rencontrées lors du diagnostic, tels que le niveau de charge et les perturbations de la source d’alimentation. En revanche, cette technique est applicabl
Development Of An Advanced Control Laws For A Mobile Manipulator Robot
(University 20 August 1955 – Skikda, 2021) Ouzoualegh, Samir; Guechi, El-hadi
In recent years, the control of mobile manipulator robots has been the subject of much research, due to the robots’ increasingly frequent use in dangerous or inaccessible environments, where human beings can hardly intervene. These robot models are highly nonlinear which makes the control strategy very difficult. This obliges us to offer new advanced control for controlling this type of robots, hence in this thesis we propose a new control approach based on a model predictive control (MPC) for controlling a manipulator mobile robot. The new proposed approach of control is a combination of a feedback linearization control (in order to transform the nonlinear dynamics of the system to one completely or partially linear) and an MPC control (in order to obtain better performance for the system), which constitutes the main contribution of this thesis. The control strategy of this robot is done in the following way: first we have to control the mobile base, so that it arrives ata position where the objective fits into the working space of a manipulator arm. In the second step, we must control the manipulator arm so that its end effector achieves its objective. In our work, to overcome the nonlinearity problem, we have used the feedback linearization control for the manipulator arm and Input-output linearization control for the mobile base. Once, the linear models are obtained, a model predictive control approach is developed. We have introduced a quadratic criterion and these parameters are calculated to have a specific behavior of the closed loop system. The control approach design was based on the dynamic models of the robots and we used it to control several manipulator robots and we also used it to control a differential-drive mobile robot (DDMR). The obtained simulation results show the efficiency of the proposed approach of control

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