Bernhard MASCHKE

Professeur

  • Dynamique et Commande des Procédés

Systèmes non-linéaires, systèmes hamiltoniens à ports, systèmes de lois de conservation


Bureau 1 Laboratoire d’Automatique et de Génie des Procédés (LAGEP) – UMR CNRS 5007 – Université Claude Bernard Lyon 1 – 43 bd du 11 Novembre 1918 G308 Villeurbanne Cedex 69622 France

Fax bureau 1: 04 72 43 16 99Téléphone bureau 1: 04 72 43 18 66

Bio

Bernhard Maschke est né en 1961 à Pantin (France). Il est diplômé ingénieur de l’Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications (Paris, France) en 1984. Il a obtenu le doctorat en automatique en 1990 et en 1998 l’habilitation à diriger des recherches de l’Université de Paris– Sud (Orsay, France). De 1986 à 1990 il a préparé sa thèse de doctorat sur la commande robots à segments flexible à l’Unité de Génie Robotique Avancé du Commissariat à l’Energie Atomique. De 1990 à 2000 il a été maître de conférences en Automatique au Laboratoire d’Automatisme Industriel du Conservatoire
National des Arts et Métiers (Paris, France) et depuis 2000 il est professeur en Automatique au Laboratoire d’Automatique et de Génie des Procédés de l’Université Claude Bernard de Lyon (Villeurbanne, France).
En 1996 B. Maschke a passé six mois en congé de recherche dans le groupe de recherche « Géométrie différentielle, systèmes dynamiques et applications » (Prof. Ch.–M. Marle) de l’Institut Mathématique de Jussieu de l’Université Pierre et Marie Curie (Paris, France). En 1990 il a séjourné six mois au Laboratoire d’Automatique de la Faculté de Génie Electrique (Prof. P. C. Breedveld and Prof. J.van Amerongen) de l’Université du Twente (Enschede, Pays-Bas) De février1998 à Août 2000, il a chercheur invité au Laboratoire des Signaux, Systèmes et Automatique (Prof. A. J. van der Schaft) de la Faculté de Mathématique Appliquées de la même université.
Ses travaux menés Conservatoire National des Arts et Métiers en collaboration avec A.J. van der Schaft ont mené à la définition des systèmes hamiltoniens à ports définis par rapport à des structures
de Dirac et permettant de représenter des systèmes physiques complexes commandés. Ces travaux ont mené à une méthode nouvelle de synthèse de lois de commande non-linéaires stabilisantes pour des systèmes hamiltoniens à ports d’interaction qui s’appuie sur des lois de conservation physiques autres que l’énergie. Il a appliqué ces travaux à des systèmes mécaniques complexes et dans le contexte mécatronique des véhicules automobiles. Pendant son séjour à l’Université du Twente puis à l’Université Claude Bernard de Lyon, il a avec A.J. van der Schaft, étendu les systèmes hamiltoniens à ports aux systèmes de dimension infinie afin de représenter les systèmes de lois de conservation avec flux d’énergie à leur frontière. Ceci a été formalisé sous le nom de systèmes hamiltoniens à port frontière qui sont définis par rapport à une struture de Dirac canonique appelée structure de Stokes-Dirac. Depuis son arrivée au LAGEP, ces travaux ont été étendus à la modélisation par graphes de liaison des Procédés et à l’extension des systèmes hamiltoniens
à ports aux systèmes issus de la Thermodynamique irréversible et des phénomènes de transport et à la structure et la commande de systèmes de dimension infinie. Puis il a contribué à établir la relation
avec les systèmes à contrôle frontière, les systèmes bien-posés et leur commande stabilisante dans le cs linéaire en utilisant la théorie des semi-groupes. Il s’est intéresser à l’applicationde ce formalisme à
différents systèmes physiques tels un procédé d’adsorption, la modélisation des phénomènes de transfert et électro-chimiques dans les piles à combustible ou un Composé Métal-Polymère-électrolyte.
Il a proposé une généralisation des systèmes hamiltoniens à ports en utilisant une structure géométrique appelée variété de contact et permettant de représenter les systèmes thermodynamiques irréversibles ouverts. Ces systèmes appelés systèmes de contact entrée-sortie sont une extension à la fois des systèmes hamiltoniens à ports (concernant les systèmes physiques réversibles) et des champs de contacts utilisés pour la formulation géométrique de la Thermodynamique Réversible aux systèmes de la Thermodynamique
Irréversible.
Se travaux actuels concernent entre autres, la commande des systèmes de contact entrée-sortie, la formulation des systèmes de lois de conservation sur des k-complexes et la commande des systèmes de lois de conservation avec interface mobile.

  • Projet ANR blanc HAMECMOPSYS « Approche Hamiltonienne pour l’analyse et la commande des systèmes multiphysiques à paramètres distribués » nov. 2011-nov. 2015: responsable pour le LAGEP.
  • Participant au projet ACLIRSYS « Commande avancée pour les systèmes de réfrigération à faible inertie » 2011-2015
  • Participant au projet NWO-DFG « Control of PDE: a port Hamiltonian approach » 2012-2014 .Coordinateurs: B. Jacob, H. Zwart.
  • Co-encadrant avec F. Couenne des travaux de thèse de M.Mamadou Diagne:  »Commande d’un procédé à frontières variables de dimension infinie, non linéaire : application aux procédés d’extrusion » 2009-2013
  • Co-encadrant avec Y. Le Gorrec et B. Hamroun des travaux de thèse de M. Yongxin Wu: « Méthodes de réduction géométriques pour la commande de systèmes physiques ouverts. » sept. 2012- sept.2015

Distributed parameter bi-zone model with moving interface of an extrusion process and experimental validation

date:2017
références bibliographiques:

Lotero, F., F. Couenne, B. Maschke, and D. Sbarbaro. “Distributed Parameter Bi-Zone Model with Moving Interface of an Extrusion Process and Experimental Validation.” , 2017, 1–19. doi:10.1080/13873954.2016.1278393.
Pages:1-19

Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems

 

Partial Stabilization of Input-Output Contact Systems on a Legendre Submanifold

date:2017
références bibliographiques:

Ramirez, Hector, Bernhard Maschke, and Daniel Sbarbaro. “Partial Stabilization of Input-Output Contact Systems on a Legendre Submanifold.” 62, no. 3 (March 2017): 1431–37. doi:10.1109/TAC.2016.2572403.
Pages:1431-1437

IEEE Transactions on Automatic Control

 

Building systems from simple hyperbolic ones

date:2016
références bibliographiques:

Zwart, H., Y. Le Gorrec, and Bernhard Maschke. “Building Systems from Simple Hyperbolic Ones.” 91 (May 2016): 1–6. doi:10.1016/j.sysconle.2016.02.002.
Pages:1-6

Systems & Control Letters

 

On the passivity based control of irreversible processes: A port-Hamiltonian approach

Irreversible port-Hamiltonian systems (IPHS) have recently been proposed for the modelling of irreversible thermodynamic systems. On the other hand, a classical result on the use of the second law of thermodynamics for the stabilization of irreversible processes is the celebrated thermodynamic availability function. These frameworks are combined to propose a class of Passivity Based Controller (PBC) for irreversible processes. An alternative formulation of the availability function in terms of internal energy is proposed. Using IPHS a matching-condition, which is interpreted in terms of energy-shaping, is derived and a specific solution that permits to assign a desired closed-loop structure and entropy rate is proposed. The approach can be compared with Interconnection and Damping Assignment-PBC, this method however leads in general to thermodynamically non-coherent closed-loop systems. In this paper a system theoretic approach is employed to derive a constructive method for the control design. The closed-loop system is in IPHS form, hence it can be identified with a thermodynamic system and the control parameters related with thermodynamic variables, such as the reaction rates in the case of chemical reactions. A generic non-linear non-isothermal continuous stirred tank reactor is used to illustrate the approach.

date:2016
références bibliographiques:

Ramírez, Héctor, Yann Le Gorrec, Bernhard Maschke, and Françoise Couenne. “On the Passivity Based Control of Irreversible Processes: A Port-Hamiltonian Approach.” 64, no. February 2016 (2016): 105–11. doi:10.1016/j.automatica.2015.07.002.
Pages:105-111

Automatica

 

A structured control model for the thermo-magneto-hydrodynamics of plasmas in tokamaks

date:2016
références bibliographiques:

Vu, Ngoc Minh Trang, Laurent Lefèvre, and Bernhard Maschke. “A Structured Control Model for the Thermo-Magneto-Hydrodynamics of Plasmas in Tokamaks.” 22, no. 3 (2016): 181–206. doi:10.1080/13873954.2016.1154874.
Pages:181-206

Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems

 

Relating systems properties of the wave and the Schrödinger equation

date:2015
références bibliographiques:

Zwart, Hans, Yann Le Gorrec, and Bernhard Maschke. “Relating Systems Properties of the Wave and the Schrödinger Equation.” 4, no. 2 (May 2015): 233–40. doi:10.3934/eect.2015.4.233.
Pages:233-240

Evolution Equations and Control Theory

 

Boundary Integrability of Multiple Stokes-Dirac Structures

date:2015
références bibliographiques:

Nishida, Gou, Bernhard Maschke, and Ryojun Ikeura. “Boundary Integrability of Multiple Stokes-Dirac Structures.” 53, no. 2 (January 2015): 800–815. doi:10.1137/110856058.
Pages:800-815

SIAM Journal on Control and Optimization

 

Port-Hamiltonian Systems on Graphs

date:2013
références bibliographiques:

Van der Schaft, A. J., and B. M. Maschke. “Port-Hamiltonian Systems on Graphs.” 51, no. 2 (March 14, 2013): 906–37. doi:10.1137/110840091.
Pages:906-937

SIAM Journal on Control and Optimization

 

Feedback equivalence of input–output contact systems

date:2013
références bibliographiques:

Ramirez, Hector, Bernhard Maschke, and Daniel Sbarbaro. “Feedback Equivalence of Input–output Contact Systems.” 62, no. 6 (June 2013): 475–81. doi:10.1016/j.sysconle.2013.02.008.
Pages:475-481

Systems & Control Letters

 

Port Hamiltonian formulation of a system of two conservation laws with a moving interface

date:2013
références bibliographiques:

Diagne, Mamadou, and Bernhard Maschke. “Port Hamiltonian Formulation of a System of Two Conservation Laws with a Moving Interface.” 19, no. 6 (December 2013): 495–504. doi:10.1016/j.ejcon.2013.09.001.
Pages:495-504

European Journal of Control

 

Irreversible port-Hamiltonian systems: A general formulation of irreversible processes with application to the CSTR

date:2013
références bibliographiques:

Ramirez, Hector, Bernhard Maschke, and Daniel Sbarbaro. “Irreversible Port-Hamiltonian Systems: A General Formulation of Irreversible Processes with Application to the CSTR.” 89, no. 0 (February 2013): 223–34. doi:10.1016/j.ces.2012.12.002.
Pages:223-234

Chemical Engineering Science

 

Modelling and control of multi-energy systems: An irreversible port-Hamiltonian approach

date:2013
références bibliographiques:

Ramirez, Hector, Bernhard Maschke, and Daniel Sbarbaro. “Modelling and Control of Multi-Energy Systems: An Irreversible Port-Hamiltonian Approach.” 19, no. 6 (December 2013): 513–20. doi:10.1016/j.ejcon.2013.09.009.
Pages:513-520

European Journal of Control

 

Pseudo-spectral methods for the spatial symplectic reduction of open systems of conservation laws

date:2012
références bibliographiques:

Moulla, R., L. Lefévre, and B. Maschke. “Pseudo-Spectral Methods for the Spatial Symplectic Reduction of Open Systems of Conservation Laws.” 231, no. 4 (February 2012): 1272–92. doi:10.1016/j.jcp.2011.10.008.
Pages:1272-1292

Journal of Computational Physics

 

Multi-Input Multi-Output Integrated Ionic Polymer-Metal Composite for Energy Controls

date:2012
références bibliographiques:

Nishida, Gou, Motonobu Sugiura, Masaki Yamakita, Bernhard Maschke, and Ryojun Ikeura. “Multi-Input Multi-Output Integrated Ionic Polymer-Metal Composite for Energy Controls.” 3, no. 1 (February 29, 2012): 126–36. doi:10.3390/mi3010126.
Pages:126-136

Micromachines

 

Multi-scale distributed parameter modeling of ionic polymer-metal composite soft actuator

date:2011
références bibliographiques:

Nishida, Gou, Kentaro Takagi, Bernhard Maschke, and Takaaki Osada. “Multi-Scale Distributed Parameter Modeling of Ionic Polymer-Metal Composite Soft Actuator.” 19, no. 4 (April 2011): 321–34. doi:10.1016/j.conengprac.2010.10.005.
Pages:321-334

Control Engineering Practice

 

Modélisation d’un procédé d’extrusion par deux systèmes d’équations d’évolution couplés par une interface mobile

date:2011
références bibliographiques:

Diagne, Mamadou, Valérie Dos Santos Martins, Françoise Couenne, Bernhard Maschke, and Christian Jallut. “Modélisation D’un Procédé D’extrusion Par Deux Systèmes D’équations D’évolution Couplés Par Une Interface Mobile.” 45, no. 7–10 (December 30, 2011): 665–91. doi:10.3166/jesa.45.665-691.
Pages:665-691

Journal Européen des Systèmes Automatisés

 

Geometric pseudospectral method for spatial integration of dynamical systems

date:2011
références bibliographiques:

Moulla, Redha, Laurent Lefèvre, and Bernhard Maschke. “Geometric Pseudospectral Method for Spatial Integration of Dynamical Systems.” 17, no. 1 (January 24, 2011): 85–104. doi:10.1080/13873954.2010.537524.
Pages:85-104

Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems

 

An entropy-based formulation of irreversible processes based on contact structures

date:2010
références bibliographiques:

Favache, A., D. Dochain, and B. Maschke. “An Entropy-Based Formulation of Irreversible Processes Based on Contact Structures.” 65, no. 18 (September 2010): 5204–16. doi:10.1016/j.ces.2010.06.019.
Pages:5204-5216

Chemical Engineering Science

 

Port-based modelling of mass transport phenomena

date:2009
références bibliographiques:

Baaiu, A., F. Couenne, D. Eberard, C. Jallut, L. Lefevre, Y. Legorrec, and B. Maschke. “Port-Based Modelling of Mass Transport Phenomena.” 15, no. 3 (June 2009): 233–54. doi:10.1080/13873950902808578.
Pages:233-254

Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems

 

Some Properties of Conservative Port Contact Systems

date:2009
références bibliographiques:

Favache, A., V.S. Dos Santos Martins, D. Dochain, and B. Maschke. “Some Properties of Conservative Port Contact Systems.” 54, no. 10 (October 2009): 2341–51. doi:10.1109/TAC.2009.2028973.
Pages:2341-2351

IEEE Transactions on Automatic Control

 

A Hamiltonian perspective to the stabilization of systems of two conservation laws

date:2009
références bibliographiques:

Dos Santos, Valerie, Bernhard Maschke, and Yann Le Gorrec. “A Hamiltonian Perspective to the Stabilization of Systems of Two Conservation Laws.” 4, no. 2 (June 2009): 249–66. doi:10.3934/nhm.2009.4.249.
Pages:249-266

Networks and Heterogeneous Media

 

Well-posedness and regularity of hyperbolic boundary control systems on a one-dimensional spatial domain

date:2009
références bibliographiques:

Zwart, Hans, Yann Le Gorrec, Bernhard Maschke, and Javier Villegas. “Well-Posedness and Regularity of Hyperbolic Boundary Control Systems on a One-Dimensional Spatial Domain.” 16, no. 4 (August 25, 2009): 1077–93. doi:10.1051/cocv/2009036.
Pages:1077-1093

ESAIM: Control, Optimisation and Calculus of Variations

 

Exponential Stability of a Class of Boundary Control Systems

date:2009
références bibliographiques:

Villegas, Javier Andres, Hans Zwart, Yann Le Gorrec, and Bernhard Maschke. “Exponential Stability of a Class of Boundary Control Systems.” 54, no. 1 (January 2009): 142–47. doi:10.1109/TAC.2008.2007176.
Pages:142-147

IEEE Transactions on Automatic Control