Coordinateurs du projet
Contexte
Le développement de solutions éoliennes flottantes constitue un axe primordial pour l’utilisation de telles sources d’énergie renouvelable. Alors qu’un effort important est fait sur la conception de solutions mécaniques innovantes dans le but d’optimiser la production d’énergie, d’assurer la stabilité du système et de limiter les efforts sur la structure, il apparaît que l’étude de l’utilisation de nouvelles stratégies de commande est plus limitée, notamment en France, alors qu’elles peuvent améliorer de manière significative le comportement dynamique et les performances énergétiques du système. Actuellement, la plupart des techniques de commande des éoliennes flottantes s’appuient sur des représentations linéaires de la dynamique du système, ce qui réduit leur domaine d’application avec pour conséquence de devoir multiplier les lois de commande pour balayer l’ensemble du domaine opérationnel.
Ruptures scientifiques et innovation
Le premier objectif du projet O2GRACE est d’étudier la mise en œuvre et les performances de nouvelles stratégies de commande sur des systèmes éoliens flottants, ces stratégies ayant comme principales caractéristiques la prise en compte des dynamiques non linéaires, incertaines et perturbées de tels systèmes, et l’adaptabilité en ligne de leurs paramètres afin d’optimiser les performances. Ces stratégies de commande ont également comme intérêt de ne nécessiter qu’une connaissance très limitée du modèle du système, ce qui est intéressant dans le cadre d’un système complexe, et d’être opérationnelles sur un plus large domaine opérationnel.
Néanmoins, un des inconvénients de ces approches réside dans le nombre important des paramètres de réglage, et dans l’absence de démarches formelles pour aboutir au « meilleur » réglage. Aussi, le second objectif du projet sera de développer une méthodologie basée sur des techniques d’optimisation globale dans le but d’obtenir un outil permettant le réglage efficace des stratégies de commande ou d’estimation.
L’ensemble des solutions de commandes ou d’estimation développé dans ce projet sera testé en simulation, sur des benchmarks définis en partenariat avec le partenaire industriel et sur un système expérimental en bassin actuellement en développement au LHEEA dans le cadre du projet SOFTWIND.
Impact technique et économique attendu
L’enjeu est de s’approprier ces techniques de réglage et de les appliquer à des approches de commande robuste pour lesquelles le LS2N a une reconnaissance internationale, notamment dans la communauté des modes glissants. Il s’agit donc, pour le LS2N, de maintenir un leadership dans cette communauté en apportant un outil (apprentissage) encore peu utilisé.
D’un point de vue appliqué, la communauté académique automaticienne française s’est pour le moment très peu intéressée à la commande des éoliennes flottantes. Le projet a donc aussi pour ambition de faire émerger cette thématique à Nantes, en s’appuyant sur les partenaires du LHEEA et de D-ICE, ayant une forte expérience dans le domaine.
Grâce à cette implication, le projet permettra à l’industriel impliqué D-ICE d’acquérir des compétences sur de nouvelles approches de commande robuste et sur les outils permettant leur réglage, et ainsi de potentiellement industrialiser ces nouvelles solutions.
Résultats
- nouvelles stratégies de contrôle basées sur des techniques non linéaires robustes (modes glissants) pour le contrôle d’éoliennes flottantes ;
- validations expérimentales sur le prototype SOFTWIND ;
- développement de nouvelles conditions de stabilité pour des algorithmes de contrôle robustes (twisting et super-twisting) ;
- utilisation de ces conditions pour concevoir des processus d’optimisation pour le réglage de lois de commande ;
- participation des 3 partenaires au projet ANR CREATIF portant sur la simulation et le contrôle d’éoliennes flottantes ;
- participation du LS2N au dépôt d’un Doctoral Network