• reprÉsentation d’État des systÈmes • commande par retour d’État • commande optimale • transformÉe en z • commande adaptative dr h merabet boulouiha année : 2014/2015 notes de cours : techniques de commande avancÉe
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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Centre universitaire de Rélizane Ahmed Zabana
Faculté Des sciences et de la Technologie ST
Département d'Electrotechnique
• REPRÉSENTATION D"ÉTAT DES SYSTÈMES • COMMANDE PAR RETOUR D"ÉTAT • COMMANDE OPTIMALE • TRANSFORMÉE EN Z • COMMANDE ADAPTATIVEDr. H. Merabet Boulouiha
Année : 2014/2015
NOTES DE COURS : TECHNIQUES DE
COMMANDE AVANCÉE
Chapitre 2 Commande par retour d'état
!͵ 9-9RCLC9 NO1 ͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵ 21
.͵ 9-9RCLC9NO2 ͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵ 22
C͵ 9-9RCLC9
NO3 ͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵ 22
5͵ 9-9RCLC9
NO4 ͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵ 23
9͵ 9-9RCLC9
NO5 ͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵ 23
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R9C...R{LC{ ΛaCRΜ ͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵͵ 49
Chapitre 1 2eprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe²
1 1111ȁȁȁȁ1111ȁȁȁȁ ).42/$5C4)/.).42/$5C4)/.).42/$5C4)/.).42/$5C4)/. ȀȀȀȀ
4®´te² "e² ¬Îth®£e² Ît´£iÎe² ©´²°´Ȍº prβet £e "Ȍa²²erµi²²e¬et "iÎaire
re²tet µa"a¡"e² et e¥¥i¢a¢e² ©´²°´Ȍº ¢e °´e ¢e² ²¸²tͬe² attei¦et ´e ¢®¬p"e·itÎ te""e
°´e "Ȍ® e p´i²²e p"´² ²e ²ati²¥aire £e "Ȍ´i°´e re"ati® etrÎe ȟ ²®rtie ¢͒e²tȃºȃ£ire "e²
²¸²tͬe² ¬®®ȃµaria¡"e² 3)3/Ȁ 3i¦"e )p´t 3i¦"e /´tp´tቘ p®´r "e² ¢®¬¬a£er
²¸²tͬe² Ît´£iβ p®²²Í£et p"´²ie´r² etrÎe² et p"´²ie´r² ²®rtie² ¢a² £Ȍ´ ²¸²tͬe
¬´"tiȃµaria¡"e -)-/ Ȁ -´"ti )p´t -´"ti /´tp´tቘȁ,e² thήrie² £e ¢®¬¬a£e aµa¢Îe² ²®t ¡a²Îe² ¢®¬p"Íte¬et ²´r "e² ¬®£Î"i²ati®²
¬®£ere² ²®´² "a ¥®r¬e £e² µaria¡"e² £͒Îtatȁ ,a reprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe² e²t
´ ®´ti" p´i²²at per¬ettat £e ¬®£Î"i²er "e ¥®¢ti®e¬et £e ²¸²tͬe² "iÎaire²Ǿ e
te¬p² ¢®ti´ ®´ e te¬p² £i²¢ret et °´i p®²²Í£e e ®´treǾ "Ȍaµata¦e £e ¢®²erµer "a
reprβetati® te¬p®re""e £e² phή¬Íe²ȁ 1111ȁȁȁȁ2222ȁȁȁȁ 6!2)!",%3 $͒O4!4 $͒5. 3934N-% $9.!-)15%6!2)!",%3 $͒O4!4 $͒5. 3934N-% $9.!-)15%6!2)!",%3 $͒O4!4 $͒5. 3934N-% $9.!-)15%6!2)!",%3 $͒O4!4 $͒5. 3934N-% $9.!-)15%
/ £Î¥iit "͒Îtat £͒´ ²¸²tͬe º "Ȍi²tat t0 ¢®¬¬e "Ȍi¥®r¬ati® ²´r "e pa²²Î΢e²²aire et ²´¥¥i²ate p®´r £Îter¬ier "Ȍε®"´ti® ´"tÎrie´re £´ ²¸²tͬe °´a£ ®
¢®aÞtǾ p®´r
t൭t0Ǿ "e² ²i¦a´· £ȌetrÎe et "e² ΰ´ati®² £´ ²¸²tͬeȁȁȁȁ 0"´² ¦ÎÎra"e¬etǾ
"e² µaria¡"e² £ȌÎtat £a² "e² ²¸²tͬe² ph¸²i°´e² ²®t "e² Î"άet² apte² º e¬¬a¦a²ier
£e "ȌÎer¦ie ²®´² ¥®r¬e ¢iÎti°´e ®´ p®tetie""e Ȁ i£´¢ta¢e²Ǿ ¢apa¢itβǾ ¬a²²e²Ǿ
re²²®rt²ȁȁȁ Ce ²®t "e² Î"άet² a¸at ´e ¢apa¢itÎ £e ͓¬Î¬®ire͓ȁ
%·e¬p"e%·e¬p"e%·e¬p"e%·e¬p"e Ȁ Ȁ Ȁ Ȁ ¢®²i£Îr®² "Ȍe·e¬p"e £e "a ϭi¦´re 1 £Î¢rit par "e² ΰ´ati®² £i¥¥Îretie""e² ²´iµate² Ȁ
ݲݭቘ൩ ݑݢݭቘൢ ݯݭቘ 1ȃ1ቘ
Représentation d'état des systèmes
Chapitre 1 2eprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe²
2&i¦´re 1ȃ1ቘ Ȁ %·e¬p"e £Ȍ´ ²¸²tͬe Î"e¢tr®i°´eȁ
$a² "e ¢a² £e "Ȍe·e¬p"e ¥i¦´re 1ȃ1ቘቘǾ "Ȍi¥®r¬ati® ΢e²²aire et ²´¥¥i²ate p®´r
rβ®´£re "e ²¸²tͬe £Ȍΰ´ati®² 1ȃ1ቘ e²t "iÎe a´· ¢®£iti®² iitia"e² Ȁ
it0ቘ et µt0ቘȁ 0ar¢®²Î°´etǾ ´ e²e¬¡"e p®²²i¡"e £e µaria¡"e² £ȌÎtat e²t ·tቘ൩ቛ
itቘǾ µtቘቜ 4ȁ /ċ ·tቘ e²tµe¢te´r £ȌÎtatȁ
$Î¥iiti®$Î¥iiti® $Î¥iiti® $Î¥iiti® 5 5 5 5 µe¢te´r £ȌÎtatµe¢te´r £ȌÎtatµe¢te´r £ȌÎtatµe¢te´r £ȌÎtat ȀȀȀȀ
e²t ´ e²e¬¡"e ¬ii¬a" £e µaria¡"e² £ȌÎtatǾ ¢Ȍe²tȃºȃ£ire £e
¦ra£e´r² te¬p®re""e²Ǿ ΢e²²aire² et ²´¥¥i²ate² p®´r £Îter¬ier "Ȍε®"´ti® ¥´t´re
£Ȍ´ ²¸²tͬe °´at ® ¢®aÞt "e² ΰ´ati®² °´i £Î¢riµet "e ¥®¢ti®e¬et £´
²¸²tͬe et "e² etrÎe² £e ¢e ²¸²tͬe.$a² ¢e °´i ²´itǾ "ȌÎtat £Ȍ´ ²¸²tͬe e²t e ¦ÎÎra" reprβetÎ par ´
µe¢te´r £ȌÎtat ´
²era ®tÎ Ȁ
,e ®¬¡re£e ¢®¬p®²ate² ¢®rre²p®£ a´ £e¦rÎ £e ¢®¬p"e·itÎ £´ ²¸²tͬeȁ )" £Î¥iit
"Ȍ®r£re £´ ²¸²tͬeȁ2e¬ar°´e²
²´r ®tre e·e¬p"e ϭi¦´re 1ቘቘǾ ݢ ௪e²t ´ a´tre µe¢te´r £ȌÎtat p®²²i¡"eቘȁ/ pa²²e £Ȍ´ µe¢te´r £ȌÎtat º ´ a´tre par ²i¬p"e ¢ha¦e¬et £e ¡a²eȁ
- ,e² µaria¡"e² £ȌÎtat ²®t ¦ÎÎra"e¬et ¢h®i²ie² p®´r "e´r ²i¦i¥i¢ati® ph¸²i°´e
etȝ®´ "e´r ²i¬p"i¢itÎ £a² "e² ΰ´ati®² £Ȍε®"´ti® °´i "e´r ²®t a²²®¢iÎe²ȁ
1111ȁȁȁȁ3333ȁȁȁȁ %15!4)/.3 $Ȍ%4!4%15!4)/.3 $Ȍ%4!4%15!4)/.3 $Ȍ%4!4%15!4)/.3 $Ȍ%4!4
,®r²°´Ȍ´ ²¸²tͬe e²t ¬®£Î"i²Î ²®´² "a ¥®r¬e £Ȍ´e reprβetati® £ȌÎtatǾ ® ¬®tre
°´Ȍi" e²t ¥ai²a¡"e £Ȍe·pri¬er "ȌÎtat £´ ²¸²tͬe º ´ i²tat £®Î e ¥®¢ti® £´ ²i¦a"
pr΢Σetȁ C®¬¬e ®´² aµ®² a¥¥aire º £e² µaria¡"e² ¢®ti´e² £´ te¬p²Ǿ "a ®ti®
Chapitre 1 2eprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe²
3£ȌÎtat pr΢Σet Ȍe·i²te pa² µrai¬etȁ % reµa¢heǾ ¢e ¢®¢ept e²t º rappr®¢her £e
"Ȍε®"´ti® £´ ²¸²tͬeǾ a´tre¬et £it £e² µariati®² £e ¢ha°´e µaria¡"e £ȌÎtatȁ
,a ¥®r¬e ¦ÎÎra"i²Îe £e² ΰ´ati®² £e ²¸²tͬe ²®´² ¥®r¬e £ȌÎtat e²t Ȁ
ݭቘ൩ ݀ݱݭቘൢ ݁ݮݭቘ %°´ati® £ȌÎtat 1ȃ2ቘ
ݲݭቘ൩ ݂ݱݭቘൢ ݃ݮݭቘ %°´ati® £e ²®rtie 1ȃ3ቘ
$a² "e ¢a² £Ȍ´ ²¸²tͬe ²tati®aireǾ "e² ¬atri¢e² !Ǿ "Ǿ C et $ ²®t i£Îpe£ate² £´
te¬p²ȁ Ce ¢a² ²e´" ²era e·a¬iÎ par "a ²´iteȁ·tቘ e²t appe"Îe µe¢te´r £ȌÎtat £´ ²¸²tͬe £e £i¬e²i® ȁ
´tቘ e²t appe"Îe µe¢te´r £ȌetrÎe ®´ µe¢te´r £e ¢®¬¬a£e £´ ²¸²tͬe £e £i¬e²i® ϗȁ
¸tቘ e²t appe"Îe µe¢te´r £e ²®rtie £´ ²¸²tͬe £e £i¬e²i® ¬ȁ
! e²t appe"Îe ¬atri¢e £ȌÎtat £´ ²¸²tͬe £e £i¬e²i® ×ȁ
" e²t appe"Îe ¬atri¢e £ȌetrÎe ®´ £e ¢®¬¬a£e £´ ²¸²tͬe £e £i¬e²i® ×ϗȁ
C e²t appe"Îe ¬atri¢e £e ²®rtie £´ ²¸²tͬe £e £i¬e²i® ¬×ȁ
$ e²t appe"Îe ¬atri¢e "a ¬atri¢e £e tra²¬i²²i® £ire¢te £´ ²¸²tͬe £e £i¬e²i®
Cela signifie que, d'une manière générale, on peut exprimer l'évolution du système
d'équations (1-2) et (1-3), modélisée par un vecteur constitué des dérivées premières des
composantes du vecteur d'état de dimension n, en fonction du vecteur d'état du système. Avec un vecteur de commande de dimension ℓ et un vecteur de sortie de dimension m. tቘȁ tቘۯ ఈtቘ tቘȁϗtቘۯ
1ȃ4ቘ tቘȁ tቘۯ tቘȁ tቘۯ ఈtቘ tቘȁϗtቘۯ
1ȃ5ቘChapitre 1 2eprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe²
4 %·e¬p"e%·e¬p"e%·e¬p"e%·e¬p"e ȀȀȀȀ2epre®² ®tre e·e¬p"e £e "a ¥i¦´re 1ȃ1ቘǾ "e ²¸²tͬe £Ȍΰ´ati®² 1ȃ1ቘ pe´t ²Ȍ΢rire
²®´² "a ¥®r¬e ¬atri¢ie""e ²´iµate Ȁ2e¬ar°´e2e¬ar°´e2e¬ar°´e2e¬ar°´e Ȁ
$a² "e ¢a² £Ȍ´ ²¸²tͬe £i²¢retǾ ¢e² ΰ´ati®² preet "a ¥®r¬e ²´iµate Ȁ
1111ȁȁȁȁ4444ȁȁȁȁ 0!33!'% $Ȍ5.% 2%02%3%.4!4)/. $Ȍ%4!4 6%23 &/0!33!'% $Ȍ5.% 2%02%3%.4!4)/. $Ȍ%4!4 6%23 &/0!33!'% $Ȍ5.% 2%02%3%.4!4)/. $Ȍ%4!4 6%23 &/0!33!'% $Ȍ5.% 2%02%3%.4!4)/. $Ȍ%4!4 6%23 &/.C4)/. $% .C4)/. $% .C4)/. $% .C4)/. $%
42!.3&%24
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/ ¢®²i£Íre ´ ²¸²tͬe ,4) £Î¢rit par ²a reprβetati® £ȌÎtat Ȁ
ݭቘ൩ ݂ݱݭቘൢ ݃ݮݭቘ 1ȃ6ቘ
/ ²e re²treit a´ ¢a² £Ȍ´ ²¸²tͬe º ´e etrÎe et ´e ²®rtieȁ %·pri¬®² "a ¥®¢ti® £e
tra²¥ert'pቘ £´ ²¸²tͬe e ¥®¢ti® £e² ¬atri¢e² !Ǿ "Ǿ C et $ȁ
ఀቘ 1ȃ7ቘ
$a² "e ¢a² £e² ²¸²tͬe² ¬´"tiȃetrÎe² ¬´"tiȃ²®rtie² ²¸²tͬe -)-/ቘǾ ' e²t ´e ¬atri¢e
£e² ¥®¢ti®² £e tra²¥ert etre ´e etrÎe et ´e ²®rtieȁ 0ar e·e¬p"e Ȁ
ೲఀቘ 1ȃ8ቘ
% preat "e² 4ȁ, 4ra²¥®r¬Îe £e ,ap"a¢eቘ £e² ΰ´ati®² £ȌÎtat et £e ²®rtieǾ ®
®¡tietȀ
ݩቘ൩ ݂ݗݩቘൢ ݃ݔݩቘ 1ȃ9ቘ
% ²´pp®²at "e² ¢®£iti®² iitia"e² ´""e².Chapitre 1 2eprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe²
5ൣ ݀ቘଡ଼݁ቜݔݩቘൢ ݃ݔݩቘ൩ ݂ቛݩ݈ൣ ݀ቘଡ଼݁ ൢ ݃ቜݔݩቘ 1ȃ10ቘ
&ia"e¬et Ȁఀቘ൩݂ቛݩ݈ൣ ݀ቘଡ଼݁ ൢ ݃ቜ 1ȃ11ቘ
!µe¢ ) e²t "a ¬atri¢e i£etitÎ £e £i¬e²i® ȁ ,Ȍiµer²e £Ȍ´e ¬atri¢e e²t ®¡te´ par Ȁ % ²´¡²tit´at º "Ȍiµer²e ²a £Î¥iiti®Ǿ i" µiet Ȁ %·e¬p"e%·e¬p"e%·e¬p"e%·e¬p"e ȀȀȀȀ ® ¢®²i£Íre "e ²¸²tͬe ,4) reprβetÎ par "e² ΰ´ati®² Ȁ
ݭቘ൩ 0 1 ൣ10 ൣ7በݱݭቘൢ 01በݮݭቘǾ ݲݭቘ൩ቛ1 0ቜݱݭቘ
,a ¬atri¢e p)ȟ!ቘ £a² ¢et e·e¬p"e £eµiet Ȁ %t ²® iµer²e e²t ¢a"¢´"Î par Ȁݩൢ 7ݩ ൢ 10
,a ¥®¢ti® £e tra²¥ertǾ £®¢Ǿ e²t £®Îe par Ȁ1በ
ൢ 7ݩ ൢ 10൩1ݩൢ 7ݩ ൢ 10
$a² ¢et e·e¬p"eǾ ®´² ®¡²erµ®² °´e "e £Îter¬iat £e "a ¬atri¢e
p)2 ȃ !ቘ e²t Φa" a´ p®"¸õ¬e £e £Î®¬iate´r £e'pቘȁ C͒e²tȃºȃ£ire °´e "e² põ"e² £e "a ¥®¢ti® £e tra²¥ert
¢®rre²p®£et a´· ¹Îr®² £e£etp) ൣ !ቘ °´i e²t a´²²i "e p®"¸õ¬e ¢ara¢tÎri²ti°´e £e "a
¬atri¢e £ȌÎtat
!ȁ 0ar ¢®²Î°´etǾ "e² põ"e² £e 'pቘ ²®t "e² µa"e´r² pr®pre² £e "a ¬atri¢e
£ȌÎtat
Chapitre 1 2eprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe²
62e¬ar°´e Ȁ2e¬ar°´e Ȁ2e¬ar°´e Ȁ2e¬ar°´e Ȁ $a² "e ¢a² £Ȍ´ ²¸²tͬe º p"´²ie´r² etrÎe² etȝ®´ p"´²ie´r² ²®rtie²Ǿ ®
£Î¥iit £e ¬aiÍre aa"®¦´e ´e¬atri¢e £e tra²¥ertȁ
%·e¬p"e%·e¬p"e%·e¬p"e%·e¬p"e ȀȀȀȀ ® ¢®²i£Íre "e² £e´· ²¸²tͬe² ,4)Ȁ
ݭቘ൩ 0 1 ൣ10 ൣ7በݱݭቘൢ 01በݮݭቘǾ ݲݭቘ൩ 1 00 1በݱݭቘ
ݭቘ൩ 0 1 ൣ10 ൣ7በݱݭቘൢ 0ȁ5 00 1በݮݭቘǾ ݲݭቘ൩ 1 00 1በݱݭቘ
,e² ¥®¢ti®² £e tra²¥ert re²pe¢tiµe¬et p®´r "e² £e´· ¢a² ²®t Ȁ
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¥®¢ti® £e tra²¥ert ®´ £´ t¸pe £ȌÎt´£e °´e "Ȍ® ²®´haite rÎa"i²er º partir £´ ¬®£Í"eȁ
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Chapitre 1 2eprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe²
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Chapitre 1 2eprβetati® £ȌÎtat £e² ²¸²tͬe²
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