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Commande non linéaire d'une turbine à gaz

Zaiet, Chafik (2005). Commande non linéaire d'une turbine à gaz. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les turbines à gaz sont des machines qui sont très utilisées dans plusieurs industries, comme la génération de l'électricité, l'aérospatial, génie des procédés. Pourtant, elles sont assujetties à des phénomènes non linéaires qui empêchent leur bon fonctionnement.

Plusieurs chercheurs ont contribué à l'évolution des turbines à gaz en proposant des modèles mathématiques pour bien comprendre les phénomènes non linéaires (pompage et décrochage tournant) et par la suite développer des stratégies de commandes pour les éliminer.

Nous avons proposé dans le mémoire de maîtrise, un nouveau modèle pour la turbine à gaz, basé sur celui de Gravdahl-Egeland auquel nous avons ajouté une vanne CCV (close coupled valve). Notre but est de pouvoir contrôler les non linéarités et la vitesse de la turbine.

Titre traduit

Non linear control of a gas turbine

Résumé traduit

The useful range of operation in an axial flow compressor which is a part of a gas turbine, is limited by aerodynamic flow instabilities: surge and rotating stall. Several mathematical models have been developed to describe the operation of a gas turbine. These models give a deep understanding of the non linearities and provide tools to build control strategies in order to extend the stable operating range and to improve the gas turbine performance.

This thesis contains new results in the field of modeling of gas turbines. A close coupled valve is included in the model of Gravdahl-Egeland axial compression system, which is an extension of the Moore-Greitzer model with a variable compressor speed.

The main purpose of the new model is to give more flexibility in the design of strategies to control the speed of the compressor and the aerodynamic instabilities. Indeed the role of the close coupled valve in the control of the pressure inside the compression system (turbine) is very important.

The model developed is highly non linear; moreover, it includes the speed which is a state, in the denominator. This restricts somehow the domain of operation of the controller that can be computed.

We have used several control strategies found in the literature, such as the Jacobian linearization (linearization around an equilibrium point), the backstepping approach, the sliding mode and the differential geometry approach.

Only the latter approach (differential geometry) and more precisely the dynamic feedback linearization gave us a promising result for the rest of the work, knowing that the unstable internal dynamics is of dimension one.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de la production automatisée". Bibliogr.: f. [112]-115. Chap. 1. Rappels sur les compresseurs et les turbines à gaz -- Chap. 2. Modélisation mathématique -- Chap. 3. Commande de la turbine à gaz.
Mots-clés libres: Commande, Gaz, Mathematique, Modelisation, Non-Lineaire, Turbine.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Akhrif, Ouassima
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Saydy, Lahcen
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt: 15 févr. 2011 19:31
Dernière modification: 02 nov. 2016 01:48
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/356

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