Modélisation analyse et commande optimale LQR d'un canal d'irrigation - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Books Year : 1994

Modelization analysis and LQR optimal control of irrigation canals

Modélisation analyse et commande optimale LQR d'un canal d'irrigation

P.O. Malaterre

Abstract

Methods of automatic control have been developed for irrigation canals since 1970, mainly in France and USA. These methods can be classified according to four concepts: controlled variables, control logic, design method and implementation. Optimal control, a multivariable method, is developed in this thesis. The required linear model is obtained from Saint Venant equations, discretised with Preissmann implicit scheme. One advantage of this scheme is not to be constrained by Courant condition. A special modelisation is used for boundary conditions, in order to obtain a controllable system and to limit input velocities. A method is presented that evaluates the modelization and control time step. The optimal controller can address tracking issues an use prediction of offtake withdrawals. A complete and reduced order state observer are proposed. A perturbation observer is also defined. The optimal controller and the reduced observer are tested on two examples: a low and a high head loss canal reach.
Différentes méthodes de régulation automatique des canaux d'irrigation ont été développées depuis une vingtaine d'années, principalement en France et aux USA. Ces méthodes peuvent être étudiées et classées selon chacun des quatre concepts fondamentaux : les variables contrôlées, la logique de contrôle, la méthode de synthèse et sa mise en oeuvre. Une méthode de régulation multivariable est développée : le contrôle optimal. Le modèle linéaire nécessaire est obtenu par discrétisation des équations de Saint Venant selon le schéma implicite de Preissmann. Ce schéma présente de nombreux avantages dont celui de ne pas être soumis à une condition de Courant. Une modélisation particulière des conditions aux limites est proposée, permettant d'assurer la commandabilité du système et de limiter les vitesses de variation des commandes. Une méthode permettant d'évaluer la période d'échantillonnage de la modélisation et de la commande du système est présentée. Le contrôleur optimal développé permet de tenir compte de consignes variables sur les sorties et les commandes et d'utiliser des prédictions éventuelles de prélèvements aux prises. Un observateur complet puis un observateur réduit sont proposés. Un observateur de prélèvement est également défini. Le contrôleur optimal et l'observateur réduit sont testés sur deux exemples : un bief de canal à faible et à forte perte de charge.

Keywords

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hal-02582086 , version 1 (21-07-2023)

Identifiers

Cite

P.O. Malaterre. Modélisation analyse et commande optimale LQR d'un canal d'irrigation. Cemagref Editions, pp.220, 1994, Coll. Etudes du Cemagref, série Equipements pour l'eau et l'environnement, n° 14, 2-85362-368-8. ⟨hal-02582086⟩

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