Analyse dynamique et contrôle linéaire quadratique Gaussien d'une éolienne

Résumé

Ce mémoire est constitué de plusieurs parties théoriques : la description de l'éolienne, les processus stochastiques et le contrôle linéaire quadratique gaussien (LQG). Suivront ensuite la mise en place d'un modèle linéarisé de l'éolienne et l'analyse de ses propriétés. Une dernière partie expose différentes simulations. Pour obtenir le système linéaire relatif à l'éolienne, on doit étudier le modèle du vent. La vitesse du vent est un signal qui se décompose en une vitesse moyenne et une vitesse de turbulence. On obtient un système différent suivant la valeur de la vitesse du vent, choisie entre 4 et 25m/s. Chaque système comprend une partie mécanique et une partie représentant la perturbation, c'est-à-dire le vent. Les entrées sont représentées par le pitch optimal, le torque du générateur et la perturbation. Le système possède six états : la vitesse angulaire de la turbine, la vitesse angulaire du générateur, le torque de l'arbre, le pitch, la vitesse du vent et l'accélération du vent. Ces états correspondent aux écarts entre leur valeur à un instant donné et leur valeur à l'équilibre. En sortie, on obtient la vitesse angulaire du générateur. Ces systèmes sont complètement observables mais pas complètement contrôlables. Il n'y a que la partie mécanique qu'on peut contrôler. En outre, chaque système est stable, quel que soit le choix de la vitesse du vent. Pour analyser le comportement de l'éolienne, on trace les trajectoires des six états et on remarque qu'elles convergent vers zéro. Pour améliorer cette stabilisation, on utilise le contrôle LQG en calculant une matrice de gain K et une matrice d'injection de sortie L obtenue par un filtre de Kalman pour avoir le meilleur régulateur. L'amélioration de la stabilisation dépend du choix des matrices de poids. Dans la dernière section, on élabore entre autres une nouvelle méthode heuristique de contrôle basée sur une moyenne.

la date de réponse	2009
langue originale	Français
Superviseur	Joseph Winkin (Promoteur), Vincent Piefort (Jury) & Michel KINNAERT (Jury)