Commandes non linéaires robustes et adaptatives des éoliennes flottantes

  • Posted on: 11 May 2019
  • By: salah.laghrouch...
  • Updated on: 13 May 2019
Type recrutement: 
Sujet de thèse
Section: 
61 (Génie informatique, automatique et traitement du signal)
63 (Génie électrique, électronique, photonique et systèmes)
Entité et lieu: 
FEMTO-ST et UTBM
Urgent ?: 
oui
Détails: 

Les technologies éoliennes terrestres ont atteint un certain niveau de maturité et l’attention se porte actuellement de plus en plus sur l’utilisation des vents au large pour des vitesses plus élevées avec moins de turbulence. La majorité des ressources éoliennes en mer se trouve dans des eaux d'une profondeur supérieure à 30 m, et une éolienne installée dans ces régions doit être montée sur une base flottante pour assurer sa stabilité. Cependant, la plate-forme flottante induit des degrés de liberté supplémentaires et est exposée à des dynamiques et perturbations créées par l’action conjuguée des vents et des vagues incidentes. Cela rend essentiel le développement de systèmes de contrôle robustes et adaptatifs spécifiquement pour les éoliennes flottantes. Pour une éolienne flottante, le contrôle de l’angle de calage des pales revêt une importance particulière pour la stabilisation de la plate-forme, la capture de puissance et la réduction de la fatigue. De plus, étant donné que la commande de la turbine dépend de la vitesse du vent et de  l’action des vagues incidentes, la mise au point de contrôles visant à atténuer la charge dynamique imposée aux structures est nécessaire pour préserver le système et assurer une production optimale de l’énergie électrique.    

Le travail de cette thèse s’inscrit dans le cadre du contrôle/commande non linéaire robuste et adaptatif des structures éoliennes flottantes. En effet, le contrôle joue un rôle crucial dans la stabilité globale des systèmes d'éoliennes flottantes et dans leur production énergétique. Les contrôles sont déjà employés dans les turbines terrestres pour amortir les résonances structurelles indésirables et réduire la réponse dynamique aux turbulences éoliennes tout en assurant une production d’énergie optimale. Dans les éoliennes flottantes, il est indispensable que des commandes soient utilisées afin de réduire la réponse de l'ensemble du système turbine / plate-forme à l’action stochastique conjuguée du vent et de la houle. Il faut noter que les solutions de contrôle pour les éoliennes terrestres donnent des résultats médiocres si elles sont appliquées à l’éolien offshore : de ce fait, beaucoup de progrès restent à faire pour l’offshore. De plus, la communauté de l’automatique a peu abordé ce problème en France. Il est donc important de considérer les défis posés par ces problèmes par le développement  de nouvelles méthodes de contrôle visant à rendre efficace l’éolien flottant. Ces nouvelles méthodes seront testées et validées sur un simulateur performant de type Hardware-In-the-Loop (HIL) qui offre des modèles d’interactions complets entre les différents composants d'une éolienne flottante.

Mots clés Éoliennes Flottantes, gestion de l’énergie, commande robuste et adaptative, Hardware-In-the-Loop.