Titre original :

Démarches et outils pour la conception optimale des machines électriques

  • Langue : Français
  • Discipline : Sciences physiques
  • Identifiant : Inconnu
  • Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
  • Date de soutenance : 01-01-2007

Résumé en langue originale

Dans la concurrence accrue qui caractérise la société actuelle, la maîtrise des délais d'étude et de la qualité passe par une instrumentation de la démarche de conception. L'accélération du renouvellement des produits et de la mise en œuvre des technologies innovantes, l'introduction de nouvelles contraintes liées au développement durable et la défmition des objectifs de conception non plus au niveau des actionneurs mais davantage au niveau du système remettent en cause les anciennes stratégies heuristiques de conception. Face à la complexité des nouvelles conceptions, une instrumentation de la démarche est faite par l'emploi des techniques d'optimisation et d'outils de modélisation au sein de stratégies rationnelles. Le travail d'optimisation se trouve à l'intersection de trois ensembles : l'ensemble des modèles capables de quantifier les critères de qualité des machines électriques, l'ensemble des algorithmes d'optimisation pouvant maximiser ou minimiser ces critères, et l'ensemble des formulations mathématiques dans lesquels peuvent se traduire les problèmes de conception des machines électriques et les démarches de conception les mettant en œuvre. Les différentes formulations sont présentées. Elles sont multiples et il revient au concepteur de choisir celle qui convient à son application. Des transformations permettent de passer d'un formalisme à un autre et apportent une plus grande souplesse dans la démarche de conception. Il existe de nombreuses transformations pour passer d'un problème multi-objectif à un problème mono-objectif du fait de l'absence de méthodes d'optimisation multi-objectifs déterministes et du faible nombre des méthodes multi-objectifs stochastiques. La section III est consacrée à la description des modèles les plus utilisés pour la conception des dispositifs électrotechniques. Ils sont classés en trois catégories : les modèles analytiques, les modèles éléments fmis, et les modèles semi-numériques. Leurs propriétés sont complémentaires et aucune catégorie ne domine une autre mais chacune réalise un compromis optimal entre la précision et le temps de calcul. La construction de trois modèles aux propriétés différentes est détaillée en section IV. La section V détaille les caractéristiques des algorithmes d'optimisation et présente ceux adaptés à l'optimisation des machines électriques. Les caractéristiques des classes d'algorithmes sont souvent complémentaires et l'hybridation est une solution efficace pour réduire le temps d'optimisation et augmenter la précision. La section VI rend compte des optimisations menées avec plusieurs algorithmes et modèles. Elles confirment les fortes interactions qui existent entre les choix d'un modèle, d'un algorithme et d'une formulation. Au-delà des caractéristiques intrinsèques des algorithmes, leur mise en œuvre pour l'optimisation des dispositifs électrotechniques reste l'épreuve de vérité et apporte quelques surprises. La maîtrise d'une diversité de modèles, d'algorithmes et de formulations garantit au concepteur d'arriver de façon rationnelle à un dispositif optimal. Les perspectives de recherche à moyen terme concernent les algorithmes d'optimisation déterministes globaux à variables mixtes et les modèles et algorithmes capables de faire des choix structurels et de matériaux. Les perspectives à long terme portent sur l'optimisation systémique multi-niveau et multi-échelle.

  • Directeur(s) de thèse : Brochet, Pascal

AUTEUR

  • Brisset, Stéphane
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