L'étude présentée propose des solutions aux problèmes de la détection et de la localisation de défauts dans les entraînements électriques en général, dans la boucle de courant d'un entraînement à courant continu en particulier. Les défauts considérés sont ceux de l'ensemble de puissance pris dans sa globalité, de la commande et des capteurs associés. Les méthodes de diagnostic par redondance analytique à l'aide d'observateurs, observateurs à entrées inconnues, observateur de Luenberger et observateurs généralisés sont transposées vers les applications électrotechniques et comparées. La génération robuste vis à vis des incertitudes structurées est réalisée à l'aide des deux approches temporelle et fréquentielle. Les solutions obtenues grâce à l'optimisation d'un critère fréquentiel sont également étudiées. La problématique de la réalisation de structures de détection et de localisation à l'aide de ces outils est formalisée en fonction du nombre de capteurs disponibles et du nombre de défauts affectant le système. Des procédures de synthèse sont étudiées et proposées. Les approches, après avoir été validées sur des modèles de simulation fins du procédé en défaut, sont appliquées expérimentalement.

Cette thèse est une contribution aux études sur la disponibilité des dispositifs électrotechnique. L'étude présentée* propose des solutions aux problèmes de détection des défauts dans les -entraînements-électriqUes continu et alternatif en utilisant des méthodes de connaissances et de modélisatiOIFde signaux. Les défauts considérés sont ceux de l'alimentation, du convertisseur, des capteurs et de la machine. Pour les défa~ts affectant l'entraînement continu, la méthode retenue se base sur une analyse de la répercussion des défauts sur les grandeurs accessibles (relations de causes à effets) et utilise le symbolisme des arbres de défaillances. Pour l'entraînement ~ernatif diverses approches* utilisant la connaissance du système électrotechnique ont été proposées pour détemlÎner des symptômes temporels (suivi de la trajectoire ou de la fréquence instantanée du vecteur courant, modèles du courant absorbé). Une caractérisation fréquentielle des défauts affectant l'entraînement a été réalisé dans les domaines basses fréquences (les fondamentaux et ses multiples) et hautes fréquences (évolution de la fréquence de modulation). Les diverses approches ont toutes été validés expérimentalement

Cette thèse représente une contribution aux études sur la disponiblité des dispositifs électrotechnique. L'étude présentée vise à définir la méthode de redondance analytique, basée sur l'estimation d'état, la mieux adaptée au diagnostic des entraînements électriques en considérant les défauts de l'ensemble du convertisseur, de la commande et des capteurs. La méthode retenue doit permettre d'obtenir un modèle de diagnostic implantable en temps réel et sans ajout de capteurs supplémentaires. L'application retenue est un entraînement à courant continu commandé en couple. Le chapitre II compare deux modèles analytiques nommés modèles parallèle et permet de retenir un modèle parallèle "découplé" qui permet une bonne détection et une bonne localisation des défauts d'électronique de puissance ainsi que des défauts capteur. Malheureusement les modèles parallèles sont dépendants des entrées perturbatrices du procédé. Les perturbations génèrent donc des fausses alarmes La batterie d'observateur à entrées inconnues mise au point au chapitre III permet de s'affranchir de l'entrée perturbatrice que constitue dans notre cas le couple de charge. Cette technique est moins dépendante, en terme de découplage, du système car l'injection de sortie grace à la matrice de gain permet de disposer de degrés de liberté supplémentaires qui autorisent un réglage des découplages et des sensibilités. Les observateurs (à entrées inconnues) sont donc, à priori, les modèles de diagnostic les mieux adaptés à la à la détection et la localisation de défauts dans les entrainements électriques à courant continu.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Les nageurs adolescents s'entraînent quotidiennement pour améliorer sans cesse leur performance en compétition. Les exercices intensifs et répétitifs effectués mènent à l'apparition d'expériences douloureuses reliées aux douleurs musculaires et aux blessures sportives. Cette recherche descriptive longitudinale a pour but de décrire les expériences de douleur vécues par des nageurs adolescents lors d'entraînements quotidiens. La douleur est un phénomène complexe, multidimensionnel. L'aspect sensoriel et l'aspect affectif de la douleur ont été mesurés de manière quantitative à l'aide d'échelles visuelles analogiques (EVAs). Une description qualitative de chaque douleur a été obtenue grâce au Questionnaire Douleur Saint-Antoine (QDSA) de Boureau, Luu, Doudrère et Gay (1984). Un schéma du corps humain a permis d'amasser des données relativement à la localisation des douleurs. De plus, la fréquence des douleurs a elle aussi été comptabilisée. Les données ont été recueillies auprès d'un échantillon de convenance de 25 nageurs, âgés de 14 à 18 ans, provenant de deux clubs de natation de la région de Montréal. Les deux temps de collecte des données ont eu lieu lors de périodes d'entraînement distinctes: l'une en période préparatoire et l'autre en période de compétition. Les résultats de l'étude démontrent l'existence d'expériences douloureuses chez les nageurs adolescents. Ces expériences sont plus fréquentes durant l'exercice comparativement à celles éprouvées avant ou après l'activité physique. Le niveau de douleurs vécues est important, spécifiquement lorsqu'il est mis en parallèle avec des expériences cliniques de douleur. L'aspect sensoriel de la douleur est davantage présent, tel que démontré par l'utilisation dominante des expressions verbales sensorielles du QDSA par rapport à celles affective-émotionnelles. Les bras, les cuisses et les épaules sont les sites anatomiques où les nageurs éprouvent le plus de douleurs. Des résultats indiquent également la présence d'une modification dans les expériences de douleur durant la saison. La fréquence des douleurs, la distribution des expressions verbales du QDSA et les sites douloureux diffèrent d'une période à l'autre. Cependant, l’évaluation quantitative des douleurs demeure stable. La division en deux aspects distincts de la composante affective-motivationnelle, l'une agréable et l'autre désagréable, a permis de démontrer que 21% des douleurs éprouvées ont été qualifiées d'agréables par les nageurs. La mise en évidence de l'aspect agréable de la douleur constitue un apport nouveau pour la recherche sur ce phénomène. Cette étude contribue à l'avancement des connaissances relativement à la douleur ainsi qu'à l'élaboration d'un programme d'enseignement destiné aux nageurs sur l'expérience de la douleur lors des entraînements et des risques encourus. De plus, elle fait ressortir le rôle que l'infirmière peut exercer dans la promotion de la santé chez les athlètes. Des recommandations pour la pratique et la recherche sont formulées.

La thèse étudie tout d’abord la relation entre les harmoniques à fentes du rotor (RSHs) et la vitesse du rotor instantanée. Pour suivre directement l'RSH, les exigences du système sont pleinement prises en compte.Dans un deuxième temps, les travaux de thèse ont permis de développer un système sans capteur en fonction de boucle à verrouillage de phase (PLL): La largeur de bande centrale est réglée en ligne sur la base des valeurs de référence, des fréquences d'alimentation et de glissement prévues au convertisseur PWM, la PLL est réglée pour suivre le rotor de la machine à RSH sans la nécessité de toute injection de signal à haute fréquence, ni en rotation, ni de pulsation. Ce système d'estimation de vitesse, qui est approprié pour le contrôleur scalaire, avait été intégré avec le lecteur scalaire, conduisant à un simple calcul peu exigeant, à faible coût de l’entraînement de la machine à induction sans capteur à faible coût. Les résultats expérimentaux montrent que le système est en mesure de suivre la vitesse de la machine dans une plage de vitesse très étendue.Enfin, un système sans capteur amélioré basé sur l'analyse de composant mineur (MCA) neurones est décrit. Selon la théorie de Pisarenko, il a été vérifié que le MC qui se trouve dans le sous-espace de bruit est orthogonale au sous-espace de signal, par conséquent, les fré-quences de signal contenues dans l'entrée peuvent être calculées à partir d'un polynôme formé par la MC. Classiquement, ce qui nécessitera la décomposition propre encombrants, néan-moins, la méthode de neurones proposée dans cette thèse peut récupérer le MC de façon ré-cursive avec moins de calculs et des performances améliorées d'erreur (la solution est sur un total de moins sens carré). En outre, l'estimateur de vitesse est appliquée à l'entraînement scalaire avec vérification expérimentale, l'ensemble du système se comporte bien, et la méthode MCA renforcée par réseaux neuronaux a fourni un bon potentiel dans l'application des harmoniques récupérer. / The thesis first studies the relation between the rotor slot harmonics (RSHs) and the instan-taneous rotor speed. To directly track the RSH, the requirements of the system are fully ad-dressed.Second, the thesis presents a sensorless scheme based on phase-locked loop (PLL): The centre bandwidth is tuned on-line on the basis of the reference values of the supply and slip frequencies provided to the PWM converter, the PLL is tuned to track the machine rotor slot-ting harmonic without the need of any high frequency signal injection, neither rotating nor pulsating. This speed estimation scheme, which is suitable for the scalar controller, had been integrated with the scalar drive, leading to a simple, computationally not demanding, low cost sensorless IM drives. The experiment results show that the system is able to track the machine speed in a very wide speed range.Finally, an improved sensorless scheme based on minor component analysis (MCA) neu-rons is described. According to the Pisarenko’s theory, it has been verified that the MC which lies in the noise subspace is orthogonal to the signal subspace, thus, the signal frequencies contained in the input can be computed from a polynomial formed by the MC. Conventional-ly, this will require the bulky eigen-decomposition, nevertheless, the neural method proposed in this thesis can retrieve the MC recursively with less computation and improved error per-formance (the solution is of total least square meaning). Moreover, the speed estimator is ap-plied to the scalar drive with experimental verification, the overall system is well behaved, and the MCA method enhanced by neural networks has provided a good potential in the ap-plication of harmonics retrieve.

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire concernent des contributions à l'identification paramétrique de modèles à temps continu. La première contribution est le développement d'une méthode à erreur de sortie appliquée à des modèles linéaires, en boucle ouverte et en boucle fermée. Les algorithmes sont présentés pour des modèles à temps continu, en utilisant une approche hors ligne ou récursive. La méthode est étendue à l'identification de systèmes linéaires comprenant un retard pur. La méthode développée est appliquée à différents systèmes et comparée aux méthodes d'identification existantes. La deuxième contribution est le développement d'une nouvelle approche d'identification de systèmes à boucles imbriquées. Cette approche est développée pour l'identification de systèmes électromécaniques. Elle se base sur l'utilisation d'un modèle d'identification paramétrique générique d'entraînements électromécaniques en boucle fermée, sur la connaissance du profil des lois de mouvement appliquées appelées excitations, et sur l'analyse temporelle de signaux internes et leurs corrélations avec les paramètres à identifier. L'approche est développée dans le cadre de l'identification d'entraînements à courant continu et synchrone. L'application de cette approche est effectuée au travers de simulations et de tests expérimentaux. Les résultats sont comparés à des méthodes d'identification classiques. / The research works presented in this thesis are about contributions in continuous time model parametric identication. The rst work is the development of an output error method applied on linear models, in open and closed loop. The algorithms are presented for continuous time models, using in-line or oine approaches. The method is extended to the case of the linear systems containing pure time delay. The developed method is applied to several systems and compared to the best existing methods. The second contribution is the development of a new identication approach for cascaded loop systems. This approach is developed for identifying electromechanical systems. It is based on the use of a generic parametric model of electromechanical drives in closed loop, on the knowledge of the movement laws applied and called excitations, and on the analyse of the time internal signals and their correlations with the parameters to identify. This approach is developed for identifying direct current and synchronous drives. The approach is applied with simulations and experimental tests. The obtained results are compared to best identifying known methods.

L'amélioration des performances des chaînes de conversion dédiées à la récupération d'énergie par les hydroliennes est un point particulièrement important pour rendre cette ressource économiquement attractive. La minimisation du coût de l'énergie produite passe nécessairement par une amélioration des performances de la chaîne de conversion électromécanique et une réduction des coûts de maintenance et de production des éléments la constituant. Dans ce contexte particulier, les génératrices à aimants permanents apparaissent particulièrement intéressantes dans la mesure où elles sont bien adaptées à un fonctionnement à basse vitesse et à fort couple. Ceci permet d'éliminer des systèmes mécaniques très complexes, encombrants et exigeants en maintenance, tels que le multiplicateur de vitesse et/ou le système d'orientation des pales. L'objectif de cette thèse est d’explorer un certain nombre de pistes concernant les outils, les concepts et les règles de conception à mettre en oeuvre pour dimensionner une génératrice associée en entraînement direct à une turbine hydrolienne à pas fixe. Les outils mis au point dans ces travaux englobent des modèles multi-physiques intégrés dans une démarche de conception qui se veut la plus globale possible. Cette méthodologie tient compte de la caractéristique de la ressource (courants de marées), de celle de la turbine (hélice), des spécifications de la génératrice à aimants permanents, de la mise en oeuvre d’une stratégie de pilotage associant MPPT et limitation de puissance par défluxage à fort courants de marées, en plus des contraintes liées au convertisseur. L'environnement de conception développé est basé sur un couplage des modèles dans une procédure d'optimisation. Les résultats obtenus mettent en lumière les points clés associés au développement d’une telle génératrice pour un contexte hydrolien. / The improvements of marine current turbines drive train are key features to ensure safe operation and to make tidal energy resource cost-attractive. In this context, eliminating mechanical systems that demand high-level of maintenance can be an interesting way to improve the global behavior of tidal turbines. For that purposes, the presented studies focus on design methodologies and concepts of direct-driven generators associated with fixed-pitch turbines. The proposed designs are based on multiphysics models of the generator that are integrated in an optimization process taking into account the drive train environment. For these reasons, several models have been integrated into a global design strategy in order to find solutions that improve marine current turbines performances. This strategy is based on the use of an optimization process that combines electromagnetic model, thermal model, turbine performances model, and tidal resource velocity profile. This methodology integrates also an efficient control strategy based on a maximum power point tracking (MPPT) approach at low tidal speed and a flux-weakening power limitation control at high tidal speed. This control at high tidal velocities is in this work achieved by considering only the generator electrical control without using blade pitching systems. The obtained results highlight trends that could lead to an improvement of the design and they help designers to set relevant technological choices in order to ensure significant cost reduction and highly improve the reliability of marine current turbines.