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Dans le domaine a ronautique la derni re d cennie a t marqu e par une augmentation constante et progressive du taux d lectrification des syst mes embarqu s L avion plus lectrique est aujourd hui vu comme un axe d am lioration majeure pour l industrie a ronautique permettant d atteindre des objectifs toujours plus ambitieux r duction de l impact environnemental rationalisation des co ts de maintenance Dans ce contexte le r seau de distribution lectrique joue un r le majeur Les architectes doivent imaginer de nouveaux concepts architecturaux afin d assurer le service de fourniture d lectricit tout en minimisant la masse et le co t Ainsi les travaux de cette th se proposent des m thodes d aide la conception pour les architectes de r seau Le manuscrit se divise en 2 parties pouvant tre vues comme 2 tudes distinctes et qui sont introduites dans le chapitre 1 La 1 re partie trait e dans les chapitres 2 et 3 d veloppe des m thodes et outils afin de r soudre de mani re automatique et optimale 2 t ches de l architecte la d finition des reconfigurations du r seau et l identification de l allocation des charges La formalisation de ces 2 probl matiques met en lumi re une caract ristique commune l explosion combinatoire Ainsi les r solutions sont r alis es l aide de m thodes issues de la recherche op rationnelle Un processus g n ral est d fini afin de traiter les 2 t ches de mani re consistante Les aspects li s la reconfiguration sont trait s l aide de la th orie des graphes pour mod liser la connectivit du r seau un syst me expert capturant les r gles m tiers et la programmation lin aire s lectionnant les reconfigurations les plus performantes La m thode a t appliqu e avec succ s sur des r seaux avions existants A400M et A350 ainsi que sur des r seaux plus lectriques prospectifs La deuxi me t che consistant en l allocation des charges a t r solue l aide de m thodes stochastiques L algorithme g n tique utilisant une m thode de nichage se r v le tre le plus performant en proposant l architecte r seau des solutions performantes et vari es La 2 me partie trait e dans le chapitre 4 s int resse un nouveau concept le c ur lectronique modulaire et mutualis Cet organe de distribution troitement li l avion plus lectrique se caract rise par la mutualisation de m modules lectronique de puissance pour c charges lectriques Les m thodes d velopp es dans le chapitre 4 vise concevoir de mani re optimale ce nouveau c ur en ayant 2 degr s de libert le nombre m de modules et les reconfigurations entre les m modules et les c charges De nouveau la formalisation du probl me met en vidence l explosion combinatoire laquelle est confront le concepteur Le principal objectif de cette tude est de proposer un cadre m thodologique pour la r solution de ce probl me de conception Ainsi une heuristique a t d velopp e pour r soudre ce probl me combinatoire Une attention particuli re a t port e pour d velopper des mod les de composants simples et g n riques dans une proc dure g n rale organis e Enfin une cartographie a t r alis e afin de d gager d une part les formes de solutions les plus performantes et d identifier les l ments ayant les impacts les plus significatifs sur la masse du syst me complet In the aeronautics field the last decade has been marked by a constant and gradual increase of the electrification rate of the embedded systems Today the More Electric Aircraft MEA is seen as a major axis of improvement for the aviation industry to achieve increasingly ambitious objectives reducing environmental impact rationalisation of maintenance costs In the more electrical aircraft concept the electrical network plays a major role Today engineers must imagine new architectural solutions to ensure the electricity supply while minimizing weight and cost In this context the PhD work consists in providing new methods to support the design of electrical network architectures The PhD work is divided into 2 parts which can be seen as 2 separate studies which are introduced in the chapter 1 The 1st part treated in the chapters 2 and 3 develops methods and tools to solve problems automatically for 2 architecture tasks the definition of the network reconfiguration and the identification of the electrical load allocation on busbars The formalization of these two issues highlights a common characteristic the combinatorial explosion As the consequence methods from operational research area are selected to solve the 2 tasks in the frame of a general and consistent design process The reconfiguration aspects are solved by a methodology coupling together graph theory to model the network connectivity an expert system capturing know-how rules and linear programming selecting the most efficient reconfiguration The approach was successfully applied on existing aircraft electrical networks A400M and A350 and on future architectures The second task related to the electrical load allocation is solved using stochastic methods The genetic algorithm using a niching method is the best assessed optimization method It provides good and diversified load allocations to the electrical network architect The 2nd part treated in the chapter 4 focuses on a new technological concept the modular and mutualised power electronics center This distribution system closely linked to the more electrical aircraft aims at sharing m power electronics modules to c electrical loads The methods developed in this PhD aim at carrying out an optimal design of this new power center with 2 design variables the number m of modules and the reconfigurations between the m modules and the c loads Again the formalization of the problem highlights that the designer must deal with a combinatorial explosion The main objective of this study is to propose a methodological framework for solving this design problem A heuristic-based algorithm is developed to solve this combinatorial optimization problem A particular attention is paid to develop an organized weight estimation procedure using generic sizing models Finally a mapping is performed to identify the best solutions and to highlight the technological elements having the most significant impact on the complete system weight TOULOUSE-INSA-Bib electronique 315559905 Sudoc Sudoc France FR

Methods and tools for the optimal design of aircraft electrical power systems / Méthodes et outils pour la conception op...

Méthodes et outils pour la conception optimale des réseaux de distribution d'électricité dans les aéronefs

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