Advanced control and applications

5.00 crédits

30.0 h + 30.0 h

Enseignants

Hendrickx Julien;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Préalables

Formation de base en automatique (niveau INMA 1510) et en mathématiques (niveau d'un début de master en ingénierie).

Thèmes abordés

Méthodes de synthèse de lois de commande basées sur des modèles (Commande prédictive, commande LQ, commande adaptative, commande par observateur); Mise en oeuvre de la régulation numérique.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

Eu égard au référentiel AA, ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants :

AA1.1, AA1.2, AA1.3
AA2.1, AA2.2, AA2.3, AA2.4
AA3.1, AA3.2
AA5.3, AA5.4, AA5.5, AA5.6
AA6.4

Plus précisément, au terme du cours, l'étudiant sera capable de :

choisir une méthode de commande adaptée à un contexte donné
synthétiser des contrôleurs de type PID, placement de pôles avec observateurs, LQ/LQG et commande prédictive dans des cas simples
donner une représentation mathématique d'un système échantillonné sur base d'une représentation du système initial.
être conscient des problématiques de robustesse et de limitations de performances
trouver des solutions techniques à des problèmes pratiques en commande.
approfondir par lui-même ses connaissances sur des sujets avancés de commande sur base du cours.

Acquis d'apprentissage transversaux :

Créer une synthèse d'un sujet technique nouveau sur base de sources diverses, et non concordantes
Communiquer ses résultats ou des concepts techniques nouveaux lors d'une présentation orale
Etre critique par rapport à des raisonnements techniques

Contenu

Discrétisation de modèles continus, théorème de Shannon, choix de périodes d'échantillonnage
Commande digitale classique (PID numériques)
Commande prédictive
Compensation prévisionnelle de perturbations mesurables
Commande multivariable, découplage, commande linéaire quadratique
Observateurs, filtre de Kalman
Saturations sur les commandes
Compensation de délais
Paramétrisation de Youla Kucera
Estimation récursive de modèles
Commande adaptative
Conception itérative de régulateurs
Synthèse de régulateurs par différentes méthodes en utilisant MATLAB et SIMULINK
Test de différentes méthodes de régulation sur deux procédés pilotes et comparaisons.

Le cours comprend une série d'exposés sur des aspects théoriques de l'automatique ou à propos d'applications industrielles de contrôle développées par des membres du Laboratoire d'Automatique ainsi que des devoirs (exercices à remettre) et des séances de laboratoire. En outre, chaque étudiant devra faire une présentation orale d'un sujet théorique ou des résultats d'un des laboratoires ou encore d'un article décrivant une application industrielle.

Méthodes d'enseignement

Cours et exercices: 3-5 cours et séances de découverte par exercice sur (i) les notions préliminaires nécessaire au cours, (ii) l’échantillonnage, (iii) la commande en présence de contraintes.
Séminaires: Entre 6 et 12 séminaires préparés par les étudiants. Chaque étudiant / groupe reçoit des documents sur un sujet nouveaux pour eux. Sur base de ces documents et de leur propre recherche, ils comprennent ce nouveau sujet, l’analyse de façon critique, en synthétise les aspects essentiels, et présente cette synthèse aux autres étudiants. Chaque groupe peut interagir avec l’équipe enseignante avant le séminaire, et celui-ci est suivi d’une séance de feedback constructif. La taille des groupes et le nombre de séminaires dépend du nombre d’étudiants.
Devoirs : Un ou deux devoirs (individuels ou en groupe) à propos de problème d’échantillonnage et/ou de commande.
Laboratoires : Deux ou trois laboratoires de commande, par groupe de deux ou trois. Le but de chaque laboratoire est de concevoir un contrôleur pour un système réel non-trivial. Les laboratoires permettent aussi aux étudiants de faire face à des problèmes pratiques réalistes (et parfois imprévus). En fonctions des conditions sanitaires, ces laboratoires peuvent être remplacés par des équivalents virtuels à réaliser à distance.
Activités externes: Ces activités peuvent inclure

La présentation d’une méthode avancée de commande par un chercheur
Un séminaire sur une problématique pratique de commande dans le monde industriel
La visite d’une installation dans lequel la commande joue un rôle important

Les activités externes donnent lieu à un rapport écrit par chaque étudiant.
Les activités 1 et 2 ont normalement lieu en salle mais pourraient avoir lieu à distance ou en co-modal (pour tout ou partie) en fonction du nombre d’étudiants inscrits et des contraintes pratiques. La participation aux présentations par les autres étudiants est obligatoire.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

La note sera calculée de la façon suivante:

a) 40% : Le(s) séminaire(s) présenté(s) : cette évaluation porte sur la façon dont ils auront pu communiquer les idées présentées à l'auditoire, l'esprit critique et de synthèse qu'ils auront démontrés dans la préparation du séminaire, et la maitrise du sujet qu'ils présentent
b) 15% : Les devoirs et rapports après les activités ou séminaires externes
c) 45%: Les laboratoires: (travaux et rapports)
La note (c) de laboratoire ne sera prise en compte qu'en cas de réussite à la combinaison des activités (a) et (b).

Autres infos

Pré-requis: "LINMA1510 automatique linéaire" ou équivalent. Il est également nécesaire d'être familier avec les systèmes dynamiques.
Références: Cfr synopsis et livre de reference: "Computer Controlled Systems: Theory and Design" by K.J. Aström and B. Wittenmark, Prentice Hall, 1997.

Ressources
en ligne

http://moodleucl.uclouvain.be/course/view.php?id=7955

Faculté ou entité
en charge

MAP