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Contribution à la définition des méthodes d'optimisation rapides et économiques pour le dimensionnement d'actionneurs électriques


Type de document : Thèse
Langue : français

Responsabilité(s) :


Responsabilité(s) secondaire (s) :
Université de soutenance : Université de Technologie de Compiègne

Numéro national de thèse : 2015COMP2190

Lieu d'édition : [S.l.]
Editeur : [s.n.]
Année de publication : 2015


Discipline : Génie Electrique

Sujets :


Mots clés :

Résumé(s) :

  • Ce mémoire est centré sur l application de la technique d optimisation de type Space Mapping dans le cadre du dimensionnement d actionneurs électriques pris en compte par des modélisations multi-physiques. L intérêt particulièrement recherché de ce type de méthode est la réduction potentiellement forte du coût du dimensionnement optimal. Cette volonté de réduction du coût de l approche optimale s explique par plusieurs considérations. En premier lieu, la modélisation des actionneurs tend à considérer de plus en plus de phénomènes physiques (tels que les phénomènes magnétiques, électriques, thermiques, mécaniques ) afin de décrire au mieux les phénomènes observés et mesurés. En second lieu il devient alors nécessaire de tenir compte des couplages entre ces physiques afin de traduire au plus juste l interdépendance de ces phénomènes. Dans ce cadre, un travail particulier a été réalisé concernant la prise en compte des aspects thermiques dans les machines électriques. C est ainsi qu un modèle thermique à constantes localisées d une machine synchrone à aimants permanents a été construit. Pour valider les résultats de calcul et préciser la définition de certain de ses éléments, une démarche expérimentale a été réalisée. Tous ces points, traduits dans le plan numérique, haussent le coût de l évaluation des performances des actionneurs, et donc celui de leurs dimensionnements. De là, l utilisation des techniques d optimisation basées sur des modèles substituts permet d envisager des réductions significatives des coûts de dimensionnement. La technique de Space Mapping est utilisée dans ce travail comme solution pour trouver un compromis entre la qualité des solutions trouvées et le temps de calcul. Plus particulièrement, elle est utilisée pour résoudre un problème de dimensionnement optimal d une machine synchrone à aimants permanents assurant la fonction de démarreur dans une application de véhicule hybride. L approche d optimisation par Space Mapping a été comparée à celle, plus classique, n utilisant qu une seule modélisation de l actionneur à dimensionner, c est-à-dire sans modèle substitut. Il est montré que les techniques de Space Mapping sont à même de trouver des solutions de dimensionnement similaires à celles issues d une approche classique, mais de manière beaucoup plus efficace, i.e. en utilisant un nombre plus faible d évaluations de la modélisation multi-physique de l actionneur.
  • This thesis focuses on the application of the Space Mapping optimization technique in the case of the sizing of electrical actuators taking into account a multi-physical modeling. The main interest in this type of optimization method is to considerably reduce the cost of optimal sizing. The need to use such optimization approach is due to several considerations. First, electrical actuators modeling tends to increasingly require the consideration of several physical phenomena (such as magnetic, electrical thermal and mechanical phenomena) in order to better describe observed and measured phenomena. Besides, it becomes necessary to take into account couplings between the different physical phenomena to precisely calculate the interdependencies between these phenomena. In this context, taking into account the thermal aspect in the case of electrical machines is particularly highlighted. A lumped parameter model of a permanent magnet synchronous machine is built. An experimental procedure has been followed to validate calculation results and define some elements of the proposed model. When implemented numerically, all points mentioned above increase the cost of the calculation of the performances of the electrical actuator, and then the cost of the optimal sizing. Thus, the use of an optimization technique based on surrogate models permits to reduce the optimal sizing cost. Space Mapping technique was used in this work as a solution to find a compromise between the quality of the found results and the calculation time. It is particularly used to solve an optimal sizing problem of a permanent magnet synchronous machine used as starter in a hybrid vehicle application. The Space Mapping optimization approach was compared to a classical one using a unique modeling of sized the electrical actuator : no surrogate model is used in the classical approach. Il is demonstrated that the Space Mapping techniques find optimization results that are similar to those found by the classical approach, yet, in a much more efficiently. Space Mapping techniques require only few calculations of the multi-physical model of the actuator.

Autre(s) titre(s):

  • Titre traduit : Contribution to the definition of fast and economic optimization methods for the sizing of electrical actuactors


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