Les départements

Systèmes et Energie

Directeur du département : Hervé LABORNE

Parce qu'il traite de systèmes complexes, le département Systèmes et Énergie de l’ESME Sudria rassemble non seulement les techniques qui lui sont propres mais aussi les connaissances et les techniques qui sont le fait des autres départements, que ce soit au niveau de l'électronique, de la micro-informatique, de l'informatique temps réel, ou encore du traitement du signal.

La dimension généraliste de la formation donnée à l'ESME-Sudria y prend toute sa mesure. Le "Génie des Systèmes Électriques" est le domaine fédérateur de toutes les techniques associées à l'électricité en général. La production, le transport et la distribution de l'énergie électrique y trouvent leur place, autant que le traitement et la transformation de l'énergie.

LES ÉNERGIES RENOUVELABLES POUR PRÉPARER L’AVENIR DE LA PLANÈTE

A l’ESME Sudria, les activités de ce département sont concentrées sur la conversion de l'énergie en général, sur la vitesse variable par l'électronique dans son environnement bouclé en particulier, et la qualité de conversion. La maîtrise des systèmes associés aux énergies nouvelles et renouvelables constitue une part importante de l’activité. Le département assure la formation initiale en Machines électriques et en Électronique de Puissance dispensée à tous les élèves de troisième et quatrième années, c’est à dire dans le cycle Ingénieurs, et intervient dans les voies d'approfondissement “Systèmes Industriels Automatisés”, “Responsables d'Affaires en Génie Électrique et Climatique” et “Systèmes Énergétiques” de la division Génie Électrique de dernière année.

Si les principes de base de l'électricité et les modes de fonctionnement des moteurs ou “machines tournantes” n'ont guère varié depuis un siècle, les modes de commande et de régulation de ces machines ont été bouleversés par le traitement numérique du signal.

DU TGV À LA FORMULE 1 : LA RÉVOLUTION DES SYSTÈMES DE COMMANDES

Ainsi, toute une série de couches de technologies différentes se rejoignent dans la commande d'un moteur de TGV ou d'une dérive d'Airbus, comme dans un véhicule de Formule 1: les grandeurs nécessaires à la régulation et à la commande sont captées et conditionnées par une instrumentation électronique, les données sont traitées par des calculateurs, qui élaborent à leur tour des informations transmises aux actionneurs de puissance par des techniques de modulation, via des fibres optiques, et, de plus en plus, par des réseaux.

Il s'agit donc d'apprendre à nos élèves à maîtriser des systèmes mécaniques et électriques de plus en plus complexes au fur et à mesure qu'ils progressent dans leur cursus en s'appuyant sur tous les volets techniques de leur formation. Tout en les appliquant à des cas réels : TGV, Mirage 2000…

LABORATOIRES

Trois laboratoires centralisent les activités de recherche et de développement :

  • Le laboratoire électronique de puissance s'attache à connaître le comportement des interrupteurs de l'électronique de puissance et à maîtriser leur commande rapprochée. Il travaille sur des structures de convertisseurs innovantes, en collaboration avec les autres laboratoires du département.
  • Le laboratoire de modélisation des systèmes électromagnétiques élabore des méthodes permettant d'optimiser les coûts des sous-systèmes intervenant dans une chaîne de conversion de l'énergie en développant des logiciels dédiés. Il s'occupe de modélisation statique et dynamique des convertisseurs et des machines électriques et de l'étude de leurs associations. Les moyens informatiques associés étant alors Simulink, Matlab et leurs boîtes à outils.
  • Le laboratoire de commande des systèmes électriques traite de :
    • La commande innovante des convertisseurs, le conditionnement des signaux associés à leur fonctionnement et à l'étude des asservissements propres à la vitesse variable des machines électriques,
    • L'implantation, sur microcontrôleurs et sur processeurs de traitement du signal, des algorithmes de mise en oeuvre des systèmes de commande et de contrôle (Systèmes Intel, Analog Devices, Texas Instruments et NEC),
    • L'absorption sinusoïdale et le filtrage actif,
    • Le contrôle du transfert de l’énergie dans le domaine des énergies renouvelables.

LE TRANSFERT DE TECHNOLOGIE

Le département de Systèmes et Énergie développe des systèmes complets dans les grands domaines de recherche actuels concernant le transport électrique ferroviaire et routier, les actionneurs liés à l'aéronautique et aux robots industriels tels que :

  • Le contrôle vectoriel des moteurs synchrones et asynchrones,
  • Le filtrage actif et l'absorption sinusoïdale de courant,
  • L'optimisation des chaînes de conversion de l’énergie associées au contrôle des énergies nouvelles et renouvelables,
  • La mise en oeuvre de surcouches de commande basées sur l'utilisation des techniques d'intelligence artificielle telles que les réseaux de neurones ou la logique floue.

Voir des exemples de projets de fin d'études réalisés en 2007