Doctoral theses

Permanent URI for this collectionhttps://dspace.univ-soukahras.dz/handle/123456789/224

Browse

Filters

2016 - 201912020 - 20244

Settings

Search Results

Now showing 1 - 5 of 5
  • Thumbnail Image
    Item
    Implémentation Matérielle sur Cible FPGA des Algorithmes de Commande
    (2024) samet ahmed
    Cettethèse décrit une étude de recherche sur un système électromécanique avec saturation, où des contrôleurs hybrides flou et Contrôleur quadratique linéaire (LQR) avec action intégrale et anti-enroulement sont appliqués. L'étude se concentre sur la mise en œuvre de ce Contrôleur Logique Flou Intégral (IFLC) sur une carte (FPGA). Les contrôleurs flous, connus pour leur efficacité dans la gestion des perturbations et des saturations, sont utilisés dans une structure parallèle. Pour optimiser les performances du contrôleur, la technique d'optimisation par essaim de particules (PSO) est utilisée pour ajuster les fonctions d'appartenance et les gains de boucle de rétroaction. Les concepts algébriques complexes et les algorithmes de logique floue de Type 1 sont transformés en équations mathématiques adaptées au Langage de Description Matérielle VHSIC (VHDL). Le contrôleur proposé est co-simulé en utilisant les outils Vivado et Xilinx® System Generator (XSG) sur des plates-formes logicielles et matérielles. L'utilisation de la propagation de données à virgule fixe dans la structure du contrôleur garantit des méthodes de mise en œuvre optimisées. L'indice de performance de notre contrôleur dépasse celui d'un contrôleur conventionnel Proportionnel-Intégral-Dérivé (PID), démontrant une efficacité supérieure dans la régulation de la dynamique du système. Pour vérifier l'efficacité de la stratégie de contrôle proposée, une comparaison approfondie est effectuée en utilisant des simulations de contrôle entre celle-ci et les systèmes PID précédents. Les résultats montrent une diminution de 31% du dépassement de vitesse. --------- This thesis describes a research study on an electromechanical system with saturation, where fuzzy hybrid controllers and Linear Quadratic Regulator (LQR) with integral action and anti-windup are applied. The study focuses on the implementation of this Integral Fuzzy Logic Controller (IFLC) on a Field-Programmable Gate Array (FPGA) board. Fuzzy controllers, known for their effectiveness in handling disturbances and saturations, are used in a parallel structure. To optimize the performance of the controller, the Particle Swarm Optimization (PSO) technique is used to adjust the membership functions and feedback loop gains. Complex algebraic concepts and Type 1 fuzzy logic algorithms are transformed into mathematical equations suitable for the Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (VHDL). The proposed controller is co-simulated using Vivado and Xilinx® System Generator (XSG) tools on both software and hardware platforms. The use of fixed-point data propagation in the controller's structure ensures optimized implementation methods. The performance index of our controller surpasses that of a conventional Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, demonstrating superior efficacy in regulating the system dynamics. To verify the effectiveness of the proposed control strategy, a thorough comparison is conducted using control simulations between it and previous PID systems. The results show a 31% decrease in speed overshoot. ----------- تصف هذه الرسالة دراسة بحثية حول نظام كهربي ميكانيكي مع التشبع، حيث يتم تطبيق متحكمات هجينة ضبابية ومنظم خطي تربيعي (LQR) مع عملية تكاملية ومضادة للتعطل. تركز الدراسة على تنفيذ هذا المتحكم المنطقي الضبابي التكاملي (IFLC) على لوحة مصفوفة البوابات قابلة للبرمجة الميدانية (FPGA). تُستخدم المتحكمات الضبابية، المعروفة بفعاليتها في التعامل مع التشويشاتوالتشبعات، في هيكل متوازٍ. لتحسين أداء المتحكم، يُستخدم تقنية تحسين تجمع الجسيمات (PSO) لضبط وظائف الانتساب والمكاسب الحلقة الراجعة. يتم تحويل المفاهيم الجبرية المعقدة وخوارزميات المنطق الضبابي من النوع 1 إلى معادلات رياضية مناسبة للغة الوصف الأجهزة الدائرية المتكاملة عالية السرعة (VHDL). يتم محاكاة المتحكم المقترح باستخدام أدوات Vivado و Xilinx® System Generator (XSG) على منصتي البرمجيات والأجهزة. يضمن استخدام انتشار البيانات ثابتة النقطة في هيكل المتحكم طرق تنفيذ محسنة. يتجاوز مؤشر الأداء لدينا أداء متحكم النسبة التكاملية التفاضلية النموذجي (PID)، مما يدل على فعالية متفوقة في تنظيم ديناميكية النظام. للتحقق من فعالية استراتيجية التحكم المقترحة، يتم إجراء مقارنة شاملة باستخدام محاكاة التحكم بينها وبين أنظمة PID السابقة. تظهر النتائج انخفاضًا بنسبة 31٪ في تجاوز السرعة.
  • Thumbnail Image
    Item
    Caractérisation physico-mécanique des Argiles sousmises a des traitements liés au gonflement
    (2024-02-24) DAKSI Mohamed Yacine
    RESUME Plusieurs techniques de constructions, de stabilisation et de confortement ont été utilisées dans le domaine de génie civil afin de résoudre les problèmes liés au gonflement. Les solutions salines, l'ajout de sable, les traitements par liants hydrauliques, les traitements organiques et techniques préventives sont les moyens les plus utilisés. En effet, le traitement limite les dégradations dues au gonflement et au tassement ou à des caractéristiques mécaniques insuffisantes des sols argileux sensibles à l'eau. De plus, élargir les possibilités de réemploi des matériaux du site grâce au traitement des sols est une exigence du développement durable afin de limiter les dépôts de matériaux et le coût de transport associé. Les résultats de ce travail se résume au comportement du sol gonflant de la région de Mila qui présente un potentiel de gonflement avérer, apprécier et mesurer par des méthodes directes et indirectes. Une amélioration par l’ajout de la fibre de polypropylène est adoptée donnant une amélioration sur la quasi-totalité des pourcentages, dont 4% reste comme la meilleure fraction d’ajout de la fibre de polypropylène. ------------- Several construction, stabilization, and reinforcement techniques have been used in the field of civil engineering to address issues related to swelling. The most commonly employed methods include saline solutions, sand addition, treatments using hydraulic binders, organic treatments, and preventive techniques. Indeed, these treatments allow to limit the damages caused by swelling and settlement or insufficient mechanical characteristics of clayey soils sensitive to water. Furthermore, expanding the possibilities for reusing on-site materials through soil treatment is a requirement of sustainable development, aiming to reduce material deposits and associated transportation costs. The results of this work are summarized in the behavior of the swelling soil of the Mila region which presents a swelling potential to be revealed, appreciated and measured by direct and indirect methods. An improvement by the addition of polypropylene fiber is adopted giving an improvement on almost all the percentages, of which 4% remains as the best fraction for adding polypropylene fiber. ------- تم استخدام العديد من تقنيات البناء والتثبيت والتقوية في مجال الهندسة المدنية لحل مشاكل الانتفاخ. تشمل الحلول الملحية، وإضافة الرمل، والمعالجات بواسطة المواد اللاصقة الهيدروليكية، والمعالجات العضوية والتقنيات الوقائية أكثر الوسائل استخدامًا. فعلاً، يساعد المعالجة في تقليل الضرر الناتج عن تمدد وانضغاط التربة، بالإضافة إلى الخصائص الميكانيكية الناقصة للترب الطينية الحساسة للماء. علاوة على ذلك، توسيع فرص إعادة استخدام مواد الموقع من خلال معالجة التربة يعد متطلبًا للتنمية المستدامة، بهدف تقليل تراكم المواد وتكاليف النقل المرتبطة بها تتلخص نتائج هذا العمل في سلوك التربة المنتفخة في منطقة ميلة والتي تمثل احتمالية انتفاخ يمكن الكشف عنها وتقديرها وقياسها بالطرق المباشرة وغير المباشرة. تم اعتماد التحسين بإضافة ألياف البولي بروبيلين مما أدى إلى تحسين جميع النسب تقريبًا، والتي تظل نسبة 4% منها هي الجزء الأفضل لإضافة ألياف البولي بروبيلين.
  • Thumbnail Image
    Item
    Modeling, Simulation, Control, and Intelligent Maintenance of a Quadrotor
    (2023-07-20) DJIZI Hamza
    الملخص تدرس هذه الأطروحة تقنيات الطائرة الرباعية المتطورة، مع التركيز على محاكاة السلوكيات المتنوعة والاستفادة من وحدات التحكم المختلفة. الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو تعزيز الاستقرار والأداء، حيثتتضمن استراتيجيات التحكم المتقدمة: المشتق النسبي، المشتق النسبي المتكامل، المنظم الخطي التربيعي، ووحدة التحكم الهجينة بين المشتق النسبي والمنظم الخطي التربيعي. يتضمن هذا البحث أيضا مقارنة تقييمية شاملة لفعالية استراتيجيات التحكم في تعزيز استقرار الطائرة الرباعية، وتحليل مقاييس الأداء الرئيسية مثل ضبط الوقت، ووقت الصعود، والتجاوز عبر السيناريوهات المختلفة للكشف عن الفروق الدقيقة بين وحدات التحكم التي تم ذكرها. علاوة على ذلك، تم تصميم بنية الطائرة الرباعية باستعمال تنسيق وصف الروبوت الموحد وتنسيق وصف المحاكاة داخل برنامج جازيبو ليتم التحكم فيها باستخدام نظام تشغيل الربوت2. يتضمن هذا المشروع بناء عالم جديد يحاكي العالم الحقيقي حيث يكون المحرك الرباعي قادرًا على استكشاف العالم الخارجي والأشياء وتحديدها وتخطيطها وتحديد موقعها بفضل استخدام العديد من المستشعرات، بما في ذلك الكاميرات ونظام تحديد المواقع العالمي ومستشعر قياس الحركة والرادار الضوئي. تم تصميم نظام التحكم الرباعي لتوفير التحكم باستخدام مكتبة كيوت6 المخصصة لبايثون كخادم أساسي، مما يتيح الاتصال بهاتف ذكي أو جهاز آخر، كما يتم استخدام طرق الرؤية بالكمبيوتر للتشغيل البسيط. يهدف هذا البحث إلى تقديم مساهمة كبيرة في مجال التحكم والتصميم الرباعي من خلال توفير رؤى جديدة في التقنيات المتقدمة التي يمكن أن تعزز أداء الرباعي. ------------------------- ABSTRACT This thesis studies cutting-edge quadrotor technologies, focusing on simulating diverse behaviors and leveraging various controllers. With a primary goal of boosting stability and performance, the study integrates advanced control strategies: Proportional-Derivative (PD), Proportional-Integral-Derivative (PID), Linear Quadratic Regulator (LQR), and a hybrid LQR-PD controller. This research also involves a comprehensive comparative assessment of their effectiveness in enhancing quadrotor stability, analyzing key performance metrics like settling time, rise time, and overshoot across different scenarios to unveil subtle differentiators among these controllers. Furthermore, a quadrotor's architecture is designed based on Unified Robot Description Format (URDF) and Simulation Description Format(SDF) within GAZEBO11 to be controlled using the Robot Operating System 2 (ROS2). This project includes the construction of a new world that mimics the real world where the quadrotor is able to explore, identify, map, and locate the outside world and objects thanks to the employment of many sensors, including cameras, GPS, IMU, and LIDAR. The quadrotor's system control is built to provide control using PyQt6 as the base server, enabling connection to a smartphone or other device, and computer vision methods are employed for simple operation. This research aims to make a significant contribution to the field of quadrotor control and design by providing new insights into advanced technologies that can enhance the quadrotor's performance. ----------- RESUME Cettethèseétudieles technologies de quadrirotor de pointe, en se concentrant sur la simulation de divers comportements et en exploitant divers contrôleurs. Dans le but principal d'améliorer la stabilité et les performances, l'étude inclut des stratégies de contrôle avancées : proportionnel-dérivé (PD), proportionnel-intégral-dérivé (PID), régulateur linéaire quadratique (LQR) et un contrôleur hybride LQR-PD. Cette recherche implique aussi une évaluation comparative complète de leur efficacité dans l'amélioration de la stabilité du quadrirotor, en analysant des mesures de performances clés telles que le temps de stabilisation, le temps de montée et le dépassement dans différents scénarios pour dévoiler les différenciateurs subtils entre ces contrôleurs. De plus, l'architecture d'un quadrirotor est conçue sur la base de Format de Description de Robot Unifié (URDF) et Format de Description de la Simulation (SDF) dans GAZEBO11 pour être contrôlée à l'aide de la Système d'Exploitation Robotique 2 (ROS2). Ce projet comprend la construction d'un nouveau monde qui imite le monde réel où le quadrirotor est capable d'explorer, d'identifier, de cartographier et de localiser le monde extérieur et les objets grâce à l'utilisation de nombreux capteurs, y compris des caméras, GPS, IMU et LIDAR. Le système de contrôle du quadrotor est conçu pour fournir un contrôle en utilisant PyQt6 comme serveur de base, permettant la connexion à un smartphone ou à un autre appareil, et des méthodes de vision par ordinateur sont utilisées pour un fonctionnement simple. Cette recherche vise à apporter une contribution significative au domaine du contrôle et de la conception des quadrirotors en fournissant de nouvelles informations sur les technologies avancées qui peuvent améliorer les performances du quadrirotor.
  • Thumbnail Image
    Item
    commande robuste des systèmes nonlinéaires avec et sans contraintes
    (2023-04-10) Righi ines
    ملخص في هذه الأطروحة، نتطرق أولاً إلى كيفية تقدير حالة وعيوب الأنظمة الغير خطية الغير مؤكدة المعبر عنها بالنماذج الغامضة من نوع تاكاجي سوجينو. حيث نأخذ حالتين في الاعتبار، متغيرات القرار قابلة للقياس ومتغيرات غير قابلة للقياس. بحيث نقوم بدراسة وتوظيف مراقب قوي قائم على المخلفات لاكتشاف الأعطال مثل أعطال أجهزة الاستشعار باستخدام تقني L _2 لتقليل تأثير التشويشات الخارجية. بعد ذلك، يتم التعبير عن شروط الاستقرار بالإعتماد على دالة ليابونوف على شكل قيود مصفوفة خطية. ثانياً، تمت دراسة نظام تحكم قوي في تحمل الأعطال والتشوٌشات التي يتم إدراجها في الأنظمة المتعدٌدة وأخذها بعين الاعتبار في نظام التحكٌم، تتم صياغة شروط تصميم جهاز التحكم / المراقب من حيث الاعتماد على دالة ليابونوف على شكل قيود مصفوفة خطية للحفاظ على الاستقرار لنظام الدائرة المغلقة حتى في ظل وجود عطب أو تشبع المشغل وكذلك التشوٌشات الخارجية. في النهاية، نقدم طريقتين جديدتين للتحكم في الأنظمة الغير خطية المتقطعة ذات إعدادات متغيرة التي تخضع لقيود في تشبع المشغل. --------------------------- Résumé Cette thèse porte sur la présentation des lois de commande, une commande non-PDC par retour d’état, par retour de sortie statique et dynamique des systèmes non-linéaires discret à paramètres variables, soumis à des contraintes de saturation. L’approche multi-modèle permet de gérer les paramètres variables et de contrôler la saturation de l’actionneur, la méthode de contrôle proposée est basée sur le critère L_2. Pour assurer la stabilité du système en boucle fermée par rapport aux contraintes de saturation données sur l'entrée, différents problèmes d'optimisation sont également formulés en termes des LMIs qui peuvent être résolues efficacement avec les solveurs disponibles. L'estimation de l'état et des défauts des systèmes non-linéaires incertains décrits par des modèles de Quasi-LPV/T-S, à base de la synthèse d’un observateur robuste sous contrainte de saturation a été étudié. En employant le critère L_2 et la méthode de placement de pôle, certaines exigences de performances et une bonne robustesse sont atteintes. Le cas de variables de prémisses non mesurables est également pris en compte. L’approche descripteur est utilisée en considérant les défauts comme une variable d'état auxiliaire. Les conditions de stabilisation au sens de Lyapunov sont exprimées sous la forme d’Inégalités Matricielles Linéaires (LMIs). Enfin, une commande active tolérante aux défauts pour le suivi des trajectoires pour les systèmes NLPV sous contraintes de défauts capteur/actionneur, et de saturation d’actionneur est étudiée. Basons sur la fonction de Lyapunov non quadratique, les conditions de synthèse du contrôleur/observateur sont formulées en termes de LMIs. Les résultats obtenus sont illustrés sur un modèle de robot industrielle à 2 degré de liberté, garantissant une estimation des défauts et une reconfiguration de la loi de commande pour maintenir les performances de stabilité. ----------------------------------- Abstract In this thesis, we presents in this thesis a new systematic controller design approach for disturbed nonlinear parameter varying systems subject to input and state constraints in discrete-time case. Nonlinear parameter varying formalism and parameter dependent Lyapunov framework are used to handle the varying parameters and control input saturation. Moreover, the proposed control method is based on L_2criterion which results in two different control design procedures. Both static output feedback control law and dynamic output feedback controller are proposed. To ensure the closed-loop system stability with respect to the given saturation constraints on the control input and estimation a largest domain of attraction, different optimization problem are formulated in terms of linear matrix inequality (LMI) conditions, which can be solved efficiently with available solvers. Secondly, a state and fault estimation for nonlinear uncertain systems described by Quasi-LPV/T-S model with unmeasurable premise variables case is designed. Indeed robust observer based state feedback controllers, under input saturation are studied. By using the L_2 criterion and the pole placement method, certain performance requirements and good robustness are achieved. To achieve this end, a descriptor design approach is used by considering the fault as an auxiliary state variable. Then, stabilization conditions in the sense of Lyapunov method are derived and expressed as a linear matrix inequality formulation. Furthermore, an Active Fault Tolerant tracking Control (AFTTC) for nonlinear system represented by NLPV under input saturation; actuator and sensor fault is studied. Based on the non quadratic Lyapunov function, design conditions of the controller/observer are formulated in terms of LMI. The obtained results are illustrated on industrial robot arm 2 degree of freedom model guarantying fault estimation and reconfiguration of the control law to maintain stability performance even in the presence of sensor/actuator faults, to maintain the stability performance.
  • Thumbnail Image
    Item