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Séminaires Ampère 2017

par Laurent Krähenbühl - publié le , mis à jour le


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21/12/2017, 14h00 : Miguel A. Davó (GIPSA-Lab)

INSA St-Exupéry, salle à préciser

Looped-functional approach for hybrid infinite-dimensional systems

This talk focus on the stability analysis of two particular hybrid infinite-dimensional systems : linear impulsive delay dynamical systems with the application to reset control for time-delay systems,
and linear hyperbolic systems with sampled data control. In general, the Lyapunov stability results for these systems are based on a monotonous decrement of the Lyapunov functional along the trajectories. This talk shows how the looped-functional approach and dwell-time constraints can be used to relax these classical conditions for these two systems. The main idea of the results is the combination of the continuous dynamics and the discrete dynamics by a proper election of the looped-functional.

19/12//2017, 14h00 : Alessandro Arduino (doctorant, Pol. di Torino)

INSA, bât. L. de Vinci, 4ème étage

Mesure de conductivité électrique par IRM

21/11/2017, 12h30 : Arthur Perodou

ECL, H9, Salle TIC (PhD Club)

Automatic Control for RF Filters Design and Analysis

The current and future explosion of autonomous communicating devices (smartphones, drones, IoT…) and of data to be transmitted, produces an exponential growth of RadioFrequency (RF) standards. All solutions devised to handle this demand (Carrier Aggregation, Multiple-Antenna Systems…) need to design passive RF filters with industrial requirements (performance, energy autonomy, size, cost…) ever higher. The increasing complexity of the design problem prevents from using traditional methods, and a new design methodology, with a theoretical foundation, is then needed.

To tackle this issue, experts from applicative (CEA-LETI) and theoretical (INL) Electronics design perspectives, and experts in methodology for systems synthesis and analysis (AMPERE), are collaborating through this PhD. The aim is to develop and adapt generic Automatic Control methods in order to take into account specific constraints of this challenging application : the synthesis of passive RF filters. The objectives are then twofold : to reduce complexity of the filters design problem and to develop methods for analysing the robustness of the resulting filters to the many sources of uncertainties.

The proposed approach is to formulate the classical problem of designing LC filters under the framework of post-modern Control theory. Several benefits are then expected. It will first enable to solve optimally the design problem, for instance with the minimal number of components. Using the genericity of Control tools, the design problem of BAW filters design may then be considered and solved in an efficient way, using convex optimization. Finally, a robust analysis of the resulting filter may be achieved, giving the worst case in which the filter still satisfies the performance requirements.

The presentation will present the first results of this approach.

13/11/2017, 14h00 : Giacomo Casadei (post-doc CNRS, Gipsa-lab)

ECL, H9, Bourbonnais

Synchonrization of nonlinear systems by means of the internal model principle : a nonlinear regression approach to solve the problem of unknown leader

In this presentation we consider the problem of synchronisation of nonlinear heterogeneous agents. It turns out that that, an internal model principle is a necessary and sufficient condition for heterogeneous systems to achieve synchronisation. However, the internal model principle asks for all the agents to know the dynamics of a common exo-system generating the final synchronisation trajectory. This assumption is often not applicable since in many cases the agents do not know/do not share the knowledge of this trajectory "a priori".
In order to cope with this problem, we consider the problem of synchronisation in a network of heterogeneous nonlinear agents on a family of different desired trajectories generated by an unknown leader. We design a set of local reference generators and local controllers which guarantees that the agents achieve consensus on all possible trajectories inside this family robustly. The design of the local reference generators is based on the possibility to express the trajectory of the leader as a nonlinear regression law which is parametrized by some constant unknown parameters.

07/11/2017, 12h30 : Bassem Bhiri (ATER, Ampère)

ECL, H9, Salle de conférences

Stabilité et stabilisation en temps fini de systèmes non linéaires quadratiques (Finite time stability and stabilization of nonlinear quadratic systems)

The concept of finite-time stability (FTS) dates back to the Fifties, when it was introduced in the Russian literature ; later during the Sixties this concept appeared for the first time in the western journals, mainly thanks to Dorato. A system is said to be finite-time stable if, given a bound on the initial condition, its state does not exceed a certain threshold during a specified time interval. In the following, we shall mainly consider the nonlinear quadratic systems for which we shall show how to improve the existing results in the litterature using the notion of annihilators and polynomial Lyapunov functions.

20/10/2017, 12h30 : Alexandre Kircher

ECL, H9, Bourbonnais (PhD Club)

Stabilité pour les systèmes linéaires temps variant (LTV) périodiques Stability analysis of time-continuous periodic LTV models

En Automatique et en Traitement du Signal, les modèles Linéaires Temps-Variant (LTV) permettent de représenter une plus grande classe de systèmes que les Systèmes Linéaires Temps-Invariant (LTI) au prix d’une plus grande complexité de modèle. En particulier, évaluer la stabilité d’un modèle LTV peut s’avérer plus ardu que pour un modèle LTI dont la stabilité peut être vérifiée par le bais d’un critère simple. Le présent travail aborde donc la question de l’évaluation de la stabilité pour une classe particulière des systèmes LTV, les systèmes LTV périodiques. Il présente tout d’abord des critères théoriques de stabilité de ces systèmes déjà développés dans la littérature puis s’intéresse à des moyens de rendre ces critères exploitables dans deux situations.
Le premier cas étudié concerne les systèmes LTV discrets périodiques : les hypothèses sur la représentation du système permettent alors une application des critères théoriques, notamment par le biais d’une matrice appelée « matrice monodrome ».
Le deuxième cas se place quant à lui au niveau des systèmes LTV continus périodiques. Les critères de stabilité théoriques aboutissent alors à un problème à base d’inégalités matricielles linéaires (LMI) qu’il est impossible de résoudre. Il est donc nécessaire de modifier la formulation du problème afin de rendre sa résolution possible, ce qui est réalisé en décomposant nos systèmes sur une base de Fourier et en appliquant le lemme Kalman-Yakubovich-Popov, dit lemme KYP.

In Signal Analysis or Automated Control, Linear Time-Variant (LTV) Models can represent a wider range of systems than the Linear Time-Invariant (LTI) models but also induce a greater complexity. Indeed, assessing the stability of a LTV model can be harder than assessing the stability of a LTI model for which we have a simple stability criterion. This PhD club session will deal with the stability analysis of a particular class of LTV model, namely the periodic LTV systems. We will first present theoretical stability criteria that can be found in the literature and then we will consider time-continuous periodic LTV models, for which those theoretical criteria lead to an unsolvable problem with Linear Matrix Inequalities (LMI). We therefore need to change the way this problem is expressed in order to solve it, and it is achieved through the decomposition of our systems on a Fourier basis and through the application of the Kalman-Yakubovich-Popov (KYP) lemma.

07/09/2017, 13h30 : Jamilson Ramos (Unicamp, Brésil)


Gestion des risques de perturbation électromagnétique des dispositifs électromédicaux.

Je présenterai la modélisation de procédé pour la gestion des risques de perturbations électromagnétiques dans des équipements électro-médicaux (EEM) afin d’optimiser les procédés réglementaires (normatifs) en vigueur, aussi bien dans la phase de pré-marché (la production des équipements), que dans le post-marché (l’utilisation appropriée de la technologie) dont la gestion est normalement faite par l’équipe d’ingénierie clinique (ingénieurs hospitaliers).

13/06/2017, 12h30 : Olfa Yahya (Ecole Nationale d’Ingénieurs de Gabès - Tunisie)

ECL, H9, salle de conférences (PhD Club)

Fuzzy Supervision of Hybrid Model Predictive Control Based on PWARX Models.

Model Predictive Control (MPC) strategy has attracted much attention in engineering sciences. It is a distinctive approach that offers suitable solutions for the control of constrained linear and nonlinear systems. For a long time, it is a powerful strategy which has been successfully used in the process industry.
On the other hand, hybrid systems represented by Piecewise Auto Regressive systems with eXogenous input (PWARX) are considered as universal approximators to represent complex nonlinear continuous systems. Then, we focus on model predictive control of hybrid systems (HMPC) based on PWARX models.
HMPC performances highly depend on the tuning parameters used in the formulation of the control problem. Whereas, there is no well-defined properties relating these parameters to the control performances allowing to select suitable parameters values.
To overcome this problem, we propose to integrate in the control loop a fuzzy supervisor which ensures the update of its parameters (weighting matrices) in real time.

29/05/2017, 10h00 : Mert Bastug (CRIStAL EC Lille) -

ECL, H9, salle TIC

Modèles minimaux et réduits pour les systèmes à échantillonnage apériodique

Les systèmes en réseaux et les embarqués sont omniprésents dans des applications pratiques. Les modèles détaillés et précis de ces systèmes peuvent être très complexes en raison des interactions entre différents sous-systèmes du réseau, de la complexité intrinsèque des modèles des sous-systèmes et du phénomène d’échantillonnage. À son tour, la dimension des modèles d’état correspondants pour ces systèmes peut être très grande. Les simulations pour la synthèse de commande ou les spécifications de performance concernant le comportement de sortie peuvent facilement devenir insolubles en raison de la complexité du modèle d’origine. Par conséquent, la construction de modèles simplifiés et précis pour tels systèmes est un problème important. Dans cette présentation, nous considérons précisément ce problème en étudiant deux thèmes principaux pour les systèmes à échantillonnage aperiodique (qui sont utilisés comme abstractions de modélisation pour les systèmes en réseaux) : Premièrement, nous formulons des modèles d’ordre minimaux qui captent le comportement entrée /sortie entière des abstractions des systèmes en réseaux, en tenant compte de tous les séquences d’échantillonnage possibles. Deuxièmement, nous présentons une méthode de réduction de modèles pour ces abstractions, afin de simplifier davantage leurs modèles sans perdre une grande partie de la précision.

23/05/2017, 10h00 : Mme Le Ha Vy N’Guyen (INRIA Saclay)

ECL, H9, salle TIC

Stabilité et stabilisation de diverses classes de systèmes classiques et fractionnaires et à retards.

Nous considérons des classes de systèmes classiques ou fractionnaires linéaires invariants dans le temps avec retards discrets. Ces systèmes sont décrits par des fonctions de transfert qui contiennent respectivement des puissances d’ordre entier ou non entier de la variable de Laplace. Les modèles non entiers apparaissent dans plusieurs domaines, par exemple l’électronique, l’électromagnétique et la biologie. Pour ce type de systèmes qui sortent du cadre de la dimension finie, nous étudions l’analyse de stabilité et la commande robuste. L’analyse de stabilité a été réalisée pour des systèmes classiques et fractionnaires de type neutre dans le cas critique où certaines chaînes de pôles sont asymptotiques à l’axe imaginaire. Le cas échéant, des conditions nécessaires et suffisantes de stabilité H-infini sont données. Ensuite, pour une sous-classe de systèmes neutres fractionnaires, l’ensemble de tous les contrôleurs stabilisants est obtenu à l’aide de l’approche de factorisation. La même approche est utilisée pour l’étude de stabilisation de systèmes fractionnaires à entrées multiples et à une sortie avec des retards en entrées ou en sortie. Nous obtenons des factorisations copremières à gauche et à droite et les facteurs de Bézout associés qui permettent de constituer l’ensemble des contrôleurs stabilisants.

23/05/2017, 14h00 : Mme Ying Tang (CRAN, Nancy)

ECL, H9, salle TIC

Estimation qualitative de paramètre pour une classe des oscillateurs de relaxation.
Motivés par des applications en neurosciences, nous introduisons le concept d’estimation qualitative comme une adaptation d’estimation classique de paramètres aux systèmes non linéaires qui ont i) de grandes variations de paramètres, ii) des activités qualitativement différents, iii) des échelles de temps différentes. Nous illustrons ces idées sur une classe des systèmes non linéaires avec une seule non linéarité sigmoïde inconnue et deux échelles de temps séparées. Ce modèle est capable de produire soit l’activité de repos soit l’activité d’oscillation. La transition entre ces deux activités dépend d’un seul paramètre dominant. Dans ce travail, nous concevons un estimateur qualitatif non linéaire qui estime la distance entre le paramètre dominant et la valeur critique inconnue qui correspond à la transition entre les deux activités. Cet estimateur permet de fournir les informations en ligne sur le type d’activité actuel du modèle et si le modèle est proche d’un changement d’activité.

18/05/2017, 12h30 : S. Jakobsen (Norwegian University of Science and Technology)

ECL, H9, salle de conférence (PhD Club)

Frequency quality in the Nordic power system.
Sigurd est doctorant au NTNU et sera à Ampère du 2 mai au 21 Juillet 2017

In my presentation I will give a brief presentation about my work for SINTEF a private research institute in Norway. This work mostly relates to reliability and risk management.
In the main part of my presentation I will talk about my PhD project. In recent years there has been a deterioration of the frequency quality in the Nordic power system, which is expected to get even worse due to the introduction of more renewable energy sources and interconnection to adjacent synchronous areas. In my presentation I will give an introduction to how the frequency is controlled in the power system and present some problems including system identification, distributed control and power system modelling.

16/05/2017, 14h00 : Ihab Haidar (Quartz, ENSEA, Cergy)

ECL, H9, salle TIC

Stability of interconnected uncertain delay systems : a converse Lyapunov approach.
This talk is interested by the asymptotic stability of interconnected uncertain delay systems. First, a collection of converse Lyapunov–Krasovskii theorems for uncertain linear delay systems, recently developed in the literature, is presented. The originality of these theorems resides in the weakly-degenerate conditions required on the Lyapunov-Krasovskii functionals. Then, Thanks to these theorems, sufficient conditions for the stability of interconnected uncertain linear delay systems are presented.

15/05/2017, 14h00 : V. Léchappé (Griffith Univ.)

ECL, H9, salle TIC

Commande prédictive de systèmes à retards.
La présence d’un canal de communication, le temps de calcul ou bien la nature même du système peut entraîner l’apparition d’un retard sur l’entrée de commande. Si la valeur du retard est faible devant la dynamique du système alors les méthodes classiques de commande sont généralement suffisantes pour stabiliser le système. Cependant, dans le cas contraire, il devient nécessaire d’utiliser des méthodes de commande prédictive afin de compenser son effet. Ce séminaire sera l’occasion de présenter des méthodes de commande prédictive robustes aux perturbations et pouvant compenser des retards arbitrairement grands et variants dans le temps.

11/05/2017, 14h00 : F. Ferrante (Univ. de Californie, Santa Cruz)

ECL, H9, salle TIC
Francesco est lauréat du prix des meilleures thèses du GDR MACS.

Observer Design in the Presence of Sporadic Measurements.
In this talk, we focus on the problem of designing an observer to exponentially reconstruct the state of an LTI system in the presence of sporadic measurements. In particular, two observer schemes will be analyzed. The first one combines a continuous-time copy of the plant along with instantaneous resets of the observer state to achieve exponentially convergence of the estimation error. The second one instead builds on a Luenberger observer for which the output estimation error signal is generated by a linear systems whose state is reset to the measured output estimation error at each sampling time. In both cases, the resulting error system is augmented with a timer triggering the arrival of a new measurement and analyzed in the hybrid system framework by [Goebel et al. 2012]. The design of the observer is performed to achieve global exponential stability of a set wherein the estimation error is equal to zero. Computationally tractable conditions are proposed to design the proposed observers via the solutions to certain linear matrix inequalities. Some examples show the effectiveness of the proposed methodology.

06/04/2017, 13h30 : D. Thomasset (Ampère)

INSA St-Exupéry, salle visio Ampère

Prof. Daniel Thomasset (COB, INSA) {JPEG}
Méthodes globales de commande par retour d’état pour certaines classes de systemes non linéaires a non minimum de phase : quelques résultats nouveaux liés en particulier à l’utilisation d’un inverse non causal.

Résumé : voir fichier joint.

28/03/2017, 12h30 : Peng Wang (Doctorant Ampère)

ECL, H9 (PhD Club)

Active vibration attenuation of a cantilever beam with piezoelectric patches

The purpose of this work is to reduce the central vibration energy of a cantilever beam with piezoelectric patches. Piezoelectric patch has the property of generating a mechanical strain resulting from an applied electrical field. This is called the piezoelectric effect and it is a reversible process. This property allows us to measure the deformation of the beam and then exert strain to counteract the vibration. The objective is to compute a feedback controller that reduces the vibration energy in the central part of the beam.
In this presentation, firstly, by using COMSOL (A finite element analysis, solver and simulation software), an LTI state space model of the beam is built. Then, the model is optimized by Grey-box identification to match the frequency responses of the model with the experiment result. Several methods are used to specify and initialize the model parameters. Then, an reduced-order H_∞ controller is computed based on the optimized model. The effectiveness of the controller is verified by simulation and experiment.

16/03/2017, 13h00 : Ahmad Farhat (ATER, Ampère)
INSA, St-Exupéry, M1B

Détection de défaut par observateur généralisé H-/Hinf pour les systèmes à commutation.
Dans cette présentation, des conditions d’inégalité matricielles linéaires (LMI) sont proposées pour l’estimation d’état et la détection de défaut pour systèmes discrets à commutation. Cette approche est utilisée pour générer des observateurs généralisés de Luenberger (qui peuvent être d’ordre plein, réduit ou minimal) donnant la meilleure estimation d’état et garantissant une sensibilité aux défauts.
D’abord les conditions d’existence de l’observateur sont énoncées et démontrées. Trois objectifs de conception sont ensuite formulés à l ’aide des LMI : 1) stabiliser l’observateur 2) minimiser la sensibilité des résidus aux perturbations au sens Hinf et 3) maximiser la sensibilité des résidus au défaut au sens H- . Le problème est formulé en utilisant des fonctions de Lyapunov multiples pour éviter le conservatisme introduit par des fonctions quadratiques simples de Lyapunov. Un exemple numérique est donné pour illustrer cette méthode.

20/02/2017, 12h30 : K. Laib (Doctorant Ampère)

ECL, H9 (PhD Club)

JPEG Power flow analysis in distribution networks with uncertain power injection

The motivation for this work is to evaluate the effect of integrating renewable resources in power distribution network on the already existing network power balance and the impacts on consumers.
In order to make power systems environmentally responsible, renewable resources of electricity are more and more integrating the existing power systems. The power produced by these resources and their variations are intermittent and difficult to forecast precisely. These variations are assumed to be within some bounded set. However, they will introduce additional sources of uncertainty in power systems.
We focus on distribution networks which contains renewable resources. The evaluation of the impact of renewable generated power variation on the bounds on the different voltages available to consumers in the network is known as Power Flow Analysis or Power Flow Evaluation.
The equations linking the different powers and the different voltages, available to the different consumers, are called power flow equations. The main difficulty in this problem is the nonlinear aspect of these equations with respect to the different voltages.
In this talk and in contrast with the existing methods, we propose a method which does not require the linearization of the power flow equations in order to solve the power flow analysis problem.
Within the context of quadratic constraints, we rewrite these nonlinear equations as degenerated quadratic constraints. Eventually, the upper and lower bounds on the different voltages available to consumers are obtained as a solution of a convex optimization problem under LMI constraints.

23/01/2017, 14h00 : T. Honegger (LTM, Grenoble)

ECL, salle Bourbonnais

Microfluidics neuro-engineering for brain on chip applications

Neurodegenerative diseases are now at epidemic proportions in industrialized nations, with Alzheimer’s, Parkinson or Huntington diseases affecting over 7 million people in Europe, and this figure is expected to double every 20 years as the population ages. There are currently no cures for those diseases mainly because of the incapacity of animal model to provide both fundamental insights on the human brain and drug development strategies. This presentation will highlight how brain on chip technologies will provide a new paradigm in neuroscience to better understand the human brain neural circuits and find new cures for Neurodegenerative diseases.

19/01/2017, 13h00 : Michaël Di Loterto (Ampère)

INSA St-Exupéry, salle M1B

Michaël Di Loreto (MCF, INSA) {JPEG} Commande d’une ligne de transmission électrique HVDC : Une approche simplifiée.

Dans cet exposé, nous nous intéressons à la commande d’une ligne de transmission électrique HVDC. Dans un premier temps, à partir de l’équation des télégraphistes, nous proposons un modèle simplifiée pour l’analyse et la synthèse de commande sous forme d’un système scalaire régi par une équation aux différences à temps continu. Les spécifications du problème de commande sont alors introduites et formalisées. Dans un premier temps, sous certaines hypothèses, une première synthèse de commande basée sur la notion de régulateur interne est proposée. Puis, dans un deuxième temps, nous proposons une commande permettant de répondre aux spécifications qui utilise un schéma adaptatif pour l’estimation de perturbation en puissance. Les résultats théoriques obtenus sont illustrés par des simulations numériques.

12/01/2017, 13h00 : Elvira Rakova (doctorante TU Dresden)

INSA St-Exupéry, salle M1B

Efficiency of pneumatic systems.

Today pneumatic drives are widely used to perform various motion tasks. They distinguish themselves through low purchase price and robust design, but show high energy consumption in comparison with electric drives. Existing energy saving measures lead to the reduction of energy consumption, but at the same time they cause the increase of the life cycle costs and the payback period plays a big role what in the term of the modern industry.
At the institute of Fluid Power, TU Dresden, the topic of efficiency of pneumatic systems focuses on a different fields. These includes : comparison with electro-mechanic actuators regarding TCO analysis, use of exergy approach for system sizing, use of efficient components. development of new concepts of pressure boosters, 3D Printed valves and bionic check valves inspired by nature.