yes / Traditional rotor dynamics mainly focuses on the steady- state behavior of the rotor and shafting. However, for systems such as hydro turbine generating sets (HTGS) where the control and regulation is frequently applied, the shafting safety and stabilization in transient state is then a key factor. The shafting transient state inevitably involves multiparameter domain, multifield coupling, and coupling dynamics. In this paper, the relative value form of the Lagrange function and its equations have been established by defining the base value system of the shafting. Takingthe rotation angle and the angular speed of the shafting as a link, the shafting lateral vibration and generator equations are integrated into the framework of generalized Hamiltonian system. The generalized Hamiltonian control model is thus established. To make the model more general, additional forces of the shafting are taken as the input excitation in proposed model. The control system of the HTGS can be easily connected with the shafting model to form the whole simulation system of the HTGS. It is expected that this study will build a foundation for the coupling dynamics theory using the generalized Hamiltonian theory to investigate coupling dynamic mechanism among the shafting vibration, transient of hydro turbine generating sets, and additional forces of the shafting. / National Natural Science Foundation of China under Grant Nos. 51179079 and 50839003

No / Under local multi-machine condition, voltage and current changes of generator d and q axis are important parameters that mirror the coupling characteristics between local generator and others. Fifth order generator Hamiltonian model included electromagnetic transient of the d and q axis is established in this paper, which provides a foundation that reveals inner dynamics mechanism of multi-machine coupling and interaction. Based on electromechanical analysis dynamics theory, each of subsystem Lagrange function, dissipative function and generalized forces can be derived from fundamental energy relationship of the generator, then the Lagrange-Maxwell equations of the generator can be derived. The equations are transformed into the generalized Hamiltonian model by defining the generalized momentum, in which its structure is clear, its energy flow is consistent with actual physical system ones. The Hamiltonian model of generator is improved by the transition to that with practical parameters resulting from local simplified method. The conception of the local multi-machine system of power station is proposed, implicit multi-machine system Hamiltonian model described by measurable parameters on the generator port is derived. Analysis show that proposed model is well in structure.

Cette thèse concerne l'ouverture de cycle des spiropyranes (SP) et leur utilisation comme interrupteurs contrôlés par impulsions laser. Nous avons élaboré un modèle théorique pour étudier cette réaction photochimique et développer des stratégies de contrôle.Les SP présentent des effets non adiabatiques impliquant un traitement quantique pour les électrons et les noyaux. L'approche multiconfigurationnelle dépendante du temps (MCTDH) est idéale car elle peut traiter des dynamiques quantiques impliquant plusieurs états électroniques. MCTDH a été appliqué avec succès aux calculs de spectres électroniques de systèmes montrant de forts effets non adiabatiques. Cependant, cette approche requiert au préalable les surfaces d'énergie potentielle (PES). Ces applications sont basées sur un modèle de couplage vibronique local de la PES à proximité du point de Franck-Condon (FC). Contrairement aux calculs de spectres de photoabsorbtion impliquant souvent de courtes échelles de temps et de faibles déformations autour du point de FC, la simulation de réactions photochimiques requiert une représentation adéquate des mouvements de large amplitude. Ce modèle doit donc être rendu plus flexible. Les modes normaux, utilisés dans le modèle standard, n'étant pas adaptés aux grandes déformations, nous avons choisi d'utiliser la méthode MCTDH en coordonnées curvilignes avec une reformulation systématique du modèle en coordonnées polysphériques afin d'obtenir une énergie cinétique nucléaire séparable.Même si le processus n'implique que l'état fondamental et le premier état excité, leurs configurations électroniques dominantes peuvent changer fortement le long de mouvements de grande amplitude. Nous avons donc développé une approche générale basée sur une étude systématique de quelques données ab initio pour générer le meilleur jeu d'états diabatiques d'un problème donné.De premières applications au benzopyrane (chromophore des SP) ont montré un bon accord avec l'expérience. / The focus of this thesis is the ring opening of spiropyrans (SP), and how these molecules can be used as photoswitches controlled with laser pulses. We have built a theoretical model to study this photochemical reaction and develop strategies for control.SP exhibit nonadiabatic effects, and therefore, their modelling requires a quantum description for both the electrons and the nuclei. The multiconfiguration time-dependent Hartree (MCTDH) approach is ideal in this case because it can treat quantum dynamics involving several electronic states. MCTDH was successfully applied to electronic spectra calculations of systems showing strong nonadiabatic effects. However, the corresponding potential energy surfaces (PES) for this approach are required first. These applications are based on a local vibronic coupling model of the PES in the neighbourhood of the Franck-Condon (FC) point.As opposed to calculating photoabsorption spectra that often involves short timescales and small deformations around the FC geometry, simulating photochemical reactions requires an adequate representation of large-amplitude motions. Thus, this model must be made more flexible.Normal modes, usually used for the standard model, are not adapted to large-amplitude deformations. We thus chose to run MCTDH in curvilinear coordinates and recast systematically the model in terms of polyspherical coordinates to produce a separable form for the nuclear kinetic energy.Even if only the ground and the first excited electronic states are involved in the process, their dominant electronic configurations may change significantly along large-amplitude motions. We have developed a general approach based on a systematic analysis of a few ab initio data to generate the best set of diabatic states for a given problem.Preliminary results applied to benzopyran (the chromophore of the SP) showed good agreement with the experiments.

Cette thèse étudie la problématique du fonctionnement sans capteur et à basse vitesse des moteurs synchrones à aimant permanent par l'injection des signaux. Nous nous focalisons sur les effets de la saturation magnétique car leur compensation est primordiale pour résoudre cette problématique. Nous proposons une méthode originale pour modéliser la saturation magnétique en utilisant une approche énergétique (les formulations Lagrangienne et Hamiltonienne), où les symétries physiques sont exploitées pour simplifier l'expression de l'énergie magnétique. Les données expérimentales montrent qu'un polynôme de degré 4 est suffisant pour décrire avec précision les effets de la saturation. Ensuite, nous proposons une analyse claire et originale basée sur la moyennisation de second ordre et qui explique comment obtenir l'information de position à partir de l'injection des signaux (en utilisant le modèle proposé). Nous donnons une relation explicite entre les oscillations des courants statoriques et la position du rotor; cette relation est utilisée en temps réel. Ce modèle de saturation magnétique ainsi que la procédure d'estimation de position ont été testés et validés sur deux types de moteurs : avec des aimants permanents à l'intérieur ou sur la surface du rotor. Les résultats expérimentaux obtenus sur un banc de test montrent que les erreurs d'estimation de la position du rotor n'excèdent pas quelques degrés électriques dans la zone d'opération à basse vitesse. / This thesis addresses the problematic of sensorless low speed operation of permanent magnet synchronous motors (PMSM) by signal injection. We focus on the effects of magnetic and cross saturations because their compensation is paramount to solve this problematic. We propose an original way of modeling magnetic saturation using an energy approach (Lagrangian and Hamiltonian formulations), where the physical symmetries are exploited to simplify the expression of the magnetic energy. Experimental data show that a simple polynomial of degree 4 is sufficient to describe accurately magnetic saturation effects. Then we propose a clear and original analysis based on second-order averaging of how to recover the position information from signal injection (using the proposed model). We give an explicit relation between stator current ripples and rotor position; this relation is used in real time operation. Such magnetic saturation model and the resulting position estimates were tested and validated on two types of motors: with interior and surface permanent magnets (IPM and SPM). Experimental results obtained on a test bench show that estimation errors of the rotor position do not exceed few electrical degrees in the low speed operating domain.