Dissertations / Theses on the topic 'Commande robuste H2/H∞'
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Achnib, Asma. "Développement de la commande CRONE avec effet anticipatif robuste." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0056/document.
Abstract:
Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de l'efficacité de la commande CRONE avec effet anticipatif robuste dans les problèmes de poursuite et de régulation pour les systèmes monovariables et multivariables. L'objectif de l'anticipation est de concevoir des algorithmes de commande capables de minimiser un critère quadratique basé sur l'erreur entre la sortie du système et le signal de référence avec modération du niveau du signal de commande. La solution proposée repose sur l'association d'une commande robuste de type feedback à une commande anticipative de type feedforward. L'action feedforward utilise un filtre anticipatif synthétisé dans le domaine fréquentiel en utilisant des critères d'optimalité et de contraintes de type $mathcal{H}_2$ et $mathcal{H}_infty$. La réduction du nombre de paramètres du filtre anticipatif en utilisant une période d'échantillonnage plus lente a été traitée. Des exemples académiques illustrent les développements théoriques. Une application pratique sur un système de régulation hydraulique a montré la pertinence de cette nouvelle approcheThe work presented in this thesis is part of the study of the effectiveness of CRONE control with anticipative effect in the problems of tracking and control for monovariable and multivariable systems. The anticipation objective is to design a control algorithm that minimizes a quadratic error between the reference and the output of the system and at the same time achieve a good level of the control signal. The proposed solution combines a robust feedback control with a feedforward control. The feedforward action uses optimality criteria and an anticipative filter which is designed in the frequency domain using a mix of $mathcal{H}_2$ et $mathcal{H}_infty$ constraints. The reduction of the number of parameters of the anticipative filter by using a slower sampling period for the anticipative filter is treated. Academic examples highlight the theoretical developments. A practical application on a hydraulic control system has shown the efficiency of the developed approach
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Feng, Yu. "Commande H2 - H∞ non standard des systèmes implicites." Phd thesis, Ecole des Mines de Nantes, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00678501.
Abstract:
Les systèmes implicites (dits aussi " descripteurs ") peuvent décrire des processus régis à la fois par des équations dynamiques et statiques et permettent de préserver la structure des systèmes physiques. Ils comportent trois types de modes : dynamiques finis, infinis (réponse temporelle impulsive (en cas continu) ou acausale (en cas discret)) et statiques. Dans le cadre du formalisme descripteur, les contributions de cette thèse sont triples : i) revisiter des résultats existants pour les systèmes d'état, ii) étendre certains résultats classiques au cas des systèmes implicites, iii) résoudre rigoureusement des problèmes de commande non standard. Ainsi, le présent mémoire commence par revisiter les résultats concernant la caractérisation LMI stricte de la dissipativité, les caractérisations de l'admissibilité et des performances H2 ou H∞ par LMI étendues et les équations de Sylvester et de Riccati généralisées. Il aborde dans un deuxième temps, le problème de stabilisation simultanée, avec ou sans critère H∞, à travers l'extension de certains résultats récents au cas des systèmes implicites. La solution proposée s'appuie sur la résolution combinée d'une équation algébrique de Riccati généralisée (GARE) et d'un problème de faisabilité sous contrainte LMI stricte. Il traite enfin des problèmes H2 et H∞ non standards : i) en présence de pondérations instables voire impropres, ii) sous contraintes de régulation; dans le cas des systèmes implicites. Ces dernières contributions permettent désormais de traiter rigoureusement, sans approximations ou transformations, de nombreux problèmes H2 ou H∞ formalisant des problèmes pratiques de commande, dont ceux faisant intervenir une pénalisation haute fréquence de la commande ou un modèle interne instable des signaux exogènes.
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Legrand, Romain. "Suivi de trajectoire autonome et robuste en milieu agricole." Electronic Thesis or Diss., Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2022. http://www.theses.fr/2022IMTA0330.
Abstract:
L’automatisation des véhicules agricoles est aujourd’hui un enjeu majeur de la mutation des pratiques agricoles. Munis des capteurs ad hoc, il est question ici de leur capacité à suivre une trajectoire prédéfinie, de manière robuste afin d’assurer leur mission en dépit d’un sol complexe. Cette thèse contribue au sujet en revisitant les problématiques de contrôle des dynamiques latérales et longitudinales. Dans le but de générer une commande robuste des angles de braquage, le suivi latéral du chemin de référence proposé s’appuie sur une approche multi-objectif H2/H∞ et multi-modèle, de manière à optimiser le compromis performances/robustesse à partir des incertitudes explicitées. Le contrôle longitudinal proposé est novateur à plusieurs points de vue. Quoique conçu indépendamment du contrôle latéral, il tient compte des aspects liés à la dynamique latérale, et vise à prévenir les pertes d’adhérence et risques de renversement. La prise en compte de telles contraintes et la nécessité d’anticipation ont induit le choix d’une commande prédictive non-linéaire. Au final, la pertinence de la solution et de la méthode est illustrée par le biais d’un simulateur réaliste, sur la base de scénarios faisant intervenir des configurations multiples de pentes et de vitessesThe automation of off-road vehicles has become nowadays a strategic line of research given the recent and profound mutations of agricultural practices. This thesis deals with the conception of two independent controllers of an off-road vehicle, regulating both longitudinal and lateral dynamics. The first regulator aims to minimize the deviations with respect to a reference path by controlling the steering angles. It relies on anextended bicycle model that accounts for the slopes and load transfers. The H2/H∞ multi-objective synthesis allows the consideration of large model uncertainties. The adaptability of this controller is enhanced by the feedback/feedforward architecture which ensures the global robustness of the regulator. The second controller regulates the longitudinal dynamics of the vehicle. It lies on model predictive control. Anti-slip and anti-rollover constraints are explicitly defined during the synthesis of the regulator to ensure the stability of the off-road vehicle operating on slippery sloping grounds. The designed controllers have been tested on a realistic simulator which takes account of great load transfers within the vehicle, which are common in agricultural context. Both controllers have demonstrated satisfactory performances while exploring a variety of slopes and speeds
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Mustaki, Simon Éliakim. "Outils de pré-calibration numérique des lois de commande de systèmes de systèmes : application aux aides à la conduite et au véhicule autonome." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2019. http://www.theses.fr/2019IMTA0142/document.
Abstract:
Cette thèse est dédiée à la pré-calibration des nouveaux systèmes d’aides à la conduite (ADAS). Le développement de ces systèmes est devenu aujourd’hui un axe de recherche stratégique pour les constructeurs automobiles dans le but de proposer des véhicules plus sûrs et moins énergivores. Cette thèse contribue à une vision méthodologique multi-critère, multi-modèle et multi-scénario. Elle en propose une instanciation particulière pour la pré-calibration spécifique au Lane Centering Assistance (LCA). Elle s’appuie sur des modèles dynamiques de complexité juste nécessaire du véhicule et de son environnement pour, dans le cadre du formalisme H2/H∞, formaliser et arbitrer les compromis entre performance de suivi de voie, confort des passagers et robustesse. Les critères élaborés sont définis de manière à être d’interprétation aisée, car directement liés à la physique, et facilement calculables. Ils s’appuient sur des modèles de perturbations exogènes (e.g. courbure de la route ou rafale de vent) et de véhicules multiples mais représentatifs, de manière à réduire autant que possible le pessimisme tout en embrassant l’ensemble des situations réalistes. Des simulations et des essais sur véhicules démontrent l’intérêt de l’approcheThis thesis deals with the tuning of the new Advanced Driving Assistance Systems (ADAS). The development of these systems has become nowadays a strategic line of research for the automotive industry towards the conception of safer and fuel-efficient vehicles.This thesis contributes to a multi-criterion, multi-modeland multi-scenario methodological vision of the tuning process. It is presented through a specific application of the tuning of the Lane Centering Assistance (LCA). It relies on vehicle and environment’s dynamical models of adequate complexity in the aim of formalizing and managing, in a H2/H∞ framework, the trade-off between performance, comfort and robustness. The formulated criteria are easy to compute and defined in a way to be understandable, closely linked to practical specifications. The whole methodology is driven by the research of a pertinent trade-off between realism (being as closest as possible to reality) and complexity (quick evaluation of the criterion). The efficiency and the robustness of the approach is demonstrated through high-fidelity simulations and numerous tests on real vehicles
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Labit, Yann. "Contribution à la commande non linéaire par des approches linéaires." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00131792.
Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le thème des travaux relatifs aux techniques linéaires pour la maîtrise des systèmes non linéaires. Il s'agit d'une approche qui consiste à approximer le système non linéaire par un ensemble de systèmes linéaires incertains pour lesquels sont déterminées des commandes via les méthodes classiques des systèmes linéaires (LQ, LQG, placement de pôles, H2, H¥, etc). La commande globale consiste en un séquencement des gains locaux en fonction de l'état mesuré sur le système. Nombre d'approches multi-modèles qui vont dans cette direction comportent un degré d'imprécision, d'approximation assez élevé. Pour ce type d'approche, l'évaluation des performances et leur validation ne peut passer que par des simulations, un moyen, qui pour être à peu près convaincant, se doit d'être très lourd. L'approche développée ici a pour ambition de proposer une synthèse pas à pas de commande qui permette d'assurer un certain niveau de performances garanties. Le premier pas dans cette direction est fourni par la technique qui permet d'approximer le système non linéaire par un ensemble de systèmes linéaires (système linéaire par morceaux) avec un niveau de précision prédéfini et paramétré. Le deuxième pas est l'utilisation de méthodes de commande robustes à base de LMIs, qui vont permettre d'assurer la stabilité locale dans un domaine non infinitésimal de l'espace d'état. L'approche permet de maîtriser la complexité de la commande globale et des techniques de séquencement en permettant l'obtention d'une cardinalité raisonnable pour l'ensemble des systèmes linéaires approximants. Cette approche est illustrée sur des applications réalistes: un pendule inversé simple, un moteur et un panneau solaire.
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Gallet, Alain. "Isolation vibratoire par commande robuste H "infini"." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11022.
Abstract:
L'objectif de ce travail est de resoudre un probleme de controle en vue de l'isolation vibratoire d'un systeme mecanique constitue par l'assemblage d'une structure continue elastique a isoler et d'une source d'excitation vibratoire polluante. Les deux structures sont reliees par des plots de suspension actifs dont les commandes sont les inconnues de notre probleme de controle. Une modelisation discrete de la structure couplee est obtenue a partir de l'analyse modale du systeme conservatif passif. L'utilisation des fonctions de green de la structure continue, permet de caracteriser de maniere exacte les modes propres du systeme couple. Un algorithme original est propose pour resoudre ce probleme. Pour satisfaire a des objectifs de stabilite et de performance robustes, le probleme de controle vibratoire par retroaction est defini, a partir de la representation discrete du systeme couple, par la minimisation d'un critere portant sur la norme infinie (controle h-infini) de la matrice de transfert. Nous developpons une formulation du probleme de controle adaptee a la representation modale du systeme pour realiser une discrimination frequentielle des performances a moindre cout en terme de taille du controleur. Nous formulons les objectifs de robustesse a des incertitudes de parametres et a des erreurs de troncature modale en utilisant la notion de valeur singuliere structuree. Ces demarches sont illustrees numeriquement. Nous proposons une approche sous-optimale originale pour le calcul de lois de commandes locales decouplees, basee sur des considerations de robustesse. Enfin, une simulation numerique a partir de donnees experimentales mesurees sur un banc d'essai existant au laboratoire est presentee
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Blanco, Éric. "Lissage robuste et déconvolution." Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10165.
Abstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire se placent dans la continuité des travaux menés dans la communauté scientifique sur l'estimation robuste, et portent plus particulièrement sur les problèmes de lissage continu. Après avoir référencé différentes techniques de lissage dans le domaine d'état, on montre que celles-ci sont relativement sensibles à l'ensemble des incertitudes de modélisation. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés au développement d'un lisseur continu robuste vis à vis des incertitudes issues de la modélisation des bruits. Nous avons pour cela recherché une solution de type H. Il existe dans la littérature très peu de travaux sur le sujet. De plus, les méthodes utilisées dans les articles existants ne permettent pas d'obtenir une structure de lisseur continu H. Nous avons donc développé une nouvelle approche du problème, puis en s'appuyant sur les règles du calcul variationnel, nous avons abouti à un lisseur Aller - Retour H. L'application de cette nouvelle technique à un problème de déconvolution en Génie des Procédés, nous a permis de montrer la robustesse de notre estimateur vis à vis des incertitudes sur les bruits. Enfin, nous avons cherché à développer un estimateur robuste vis à vis de l'ensemble des incertitudes de modélisation. Nous avons donc pris en compte, dans notre objectif de performances robustes, les incertitudes paramétriques découlant de la modélisation du procédé. Nous avons ainsi développé un lisseur Aller - Retour H robuste avec lequel nous avons obtenu d'excellents résultats sur un cas pratique.
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Samblancat, Christiane. "Commande robuste multivariable : applications à l'hélicoptère." Toulouse, ENSAE, 1991. http://www.theses.fr/1991ESAE0014.
Abstract:
Le travail présenté dans cette thèse est une étude à la fois théorique et pratique de la h-infini synthèse. La partie théorique met l'accent sur la formulation du problème d'optimisation h-infini, les algorithmes de calcul et les conditions de résolution. La partie présente une étude complète et réaliste de la synthèse de lois de commande pour un hélicoptère. En particulier, une première application directe de la méthode h-infini permet de mettre en évidence ses avantages (niveau de performance, traitement explicite de la robustesse vis-à-vis des dynamiques négligées et du compromis performance/robustesse) mais aussi ses faiblesses (complexité des compensateurs, caractéristiques modales médiocres, niveau de robustesse aux variations paramétriques faible). Il s'ensuit qu'une application directe et systématique de la synthèse h-infini ne fournit pas une solution réellement satisfaisante au problème posé. Afin de s'affranchir des difficultés mises en évidence lors de la synthèse directe, une méthodologie de commande mixte est finalement proposée. La structure de commande associée est composée d'une boucle interne qui réalise essentiellement une préstabilisation et un prédécouplage du système en termes de structures propres. Une boucle externe de nature h-infini vient compléter la boucle interne, gére le suivi des consignes et assure la robustesse vis-à-vis de la dynamique négligée. On montre de plus, qu'en regard des lois purement h-infini cette méthodologie de synthèse mixte permet de réduire la complexité de la loi de commande et apporte également une solution satisfaisante aux problèmes de caractère modal et paramétrique soulevés précédemment.
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Duval, Cédric Arnaud Henri. "Commande robuste des machines asynchrones." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2002. http://www.theses.fr/2002ECDL0032.
Abstract:
Porte sur la commande robuste aux incertitudes paramétriques, des moteurs asynchrones. Notre première approche consiste à réaliser une commande vectorielle par orientation du flux rotorique utilisant des termes de compensations afin de découpler et linéariser les transferts tensions/courants. La pulsation statorique est, quant à elle, calculée par autopilotage à l'aide de la pulsation mécanique et de la pulsation de glissement déduit des équations du moteur asynchrone. La robustesse des boucles de régulations de courants est assurée par des correcteurs HÆ mono-entrée mono-sortie utilisant une méthode simple et efficace de conception. La commande a été améliorée par l'utilisation d'un observateur de Kalman réduit à état retardé, étendu à deux paramètres de la machine. Notre seconde approche réalise la suppression des termes de compensations et de l'autopilotage. Après une analyse modale mettant en évidence les couplages, nous avons réalisé la synthèse d'un correcteur dynamique multi-entrées multi-sorties, de façon à réguler les flux et le couple. La robustesse est assurée par placement de structure propre lors de la synthèse du correcteur modale (découplage, minimisation des variations). Enfin, chaque méthode mise au point a été validée sur un banc d'essai composé d'un moteur 5. 5Kw et d'un onduleur 10KwDeals with the robust control to parametric uncertainties of the induction motors. Our first approach consists in carrying out a vector control by orientation of rotor field using the compensations terms in order to uncouple and to linearise the voltages/currents transfers. The frequency command is calculated by self control, using the speed and the slip frequency, which is deduced from the equations of the induction motor. The robustness of the control loops of currents is ensured by HÆ correctors single-input single-output, using a simple and effective design method. The control was improved by the use of a Kalman observer which is reduced in delayed state, and extended to two parameters of the motor. Our second approach carries out the removing of the compensations terms and the self control. (. . . )
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Chrifi-Alaoui, Larbi. "Commande robuste à double degré de liberté - stabilité et H." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://www.theses.fr/1994ECDL0056.
Abstract:
Notre intérêt majeur dans ce travail, a porté essentiellement sur la commande robuste à double degré de liberté en combinant -stabilité et H. Il s'agit d'élaborer une nouvelle stratégie de commande robuste basée sur un schéma à deux blocs : un bloc contenant le correcteur et le procédé, et un bloc contenant le modèle de référence. Nous avons exploité une méthodologie qui consiste à assurer l'-stabilite de la boucle du bloc de régulation, le paramètre servant au choix du modèle de référence. Ce décalage dans le plan complexe nous a permis de répondre à certains objectifs comme la rapidité, la bonne poursuite et une bonne robustesse vis-à-vis des variations des paramètres. La validation de l'approche est faite sur des exemples numériques complétée par l'application à un système concret, en l'occurrence, un véhicule électrique.
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Murciano, Alex. "Algorithmes de la commande robuste et implémentation logicielle." Paris 9, 1991. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=1991PA090006.
Abstract:
On présente les différents algorithmes de la commande robuste et plus particulièrement ceux conduisant à la synthèse de la commande h-infini. Les problèmes de commande robuste sont mis sous la forme d'un problème dit standard qui consiste à augmenter le système nominal en prenant en considération les spécifications de robustesse exigées, puis à minimiser un critère de nature fréquentielle de type quadratique ou infini. Il existe deux approches différentes pour concevoir le contrôleur h-infini. L'approche de Nehari consiste à trouver la projection d'un système anti-stable sur l'espace des systèmes stables muni de la norme h-infini. L'approche de Glover dite également ultra-moderne consiste à résoudre deux équations de Riccati puis à mettre sous une forme descripteur le contrôleur. L'algorithme qui est présenté et implémenté dans la thèse constitue une amélioration de la méthode de Glover conduisant à des calculs plus robustes. Les algorithmes de la commande robuste ont été implémentés dans Basile logiciel de C. A. O en automatique. Une bibliothèque de macros Basile a été réalisée permettant de résoudre des problèmes standards h-infini et plus généralement, d'étudier la robustesse des systèmes linéaires. De manière à valider les algorithmes et de donner des exemples de problèmes h-infini, des applications académiques et industrielles (avion, satellite) sont traitées en détails
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De, Hillerin Safta. "Commande robuste de systèmes non linéaires incertains." Thesis, Supélec, 2011. http://www.theses.fr/2011SUPL0015/document.
Abstract:
Cette thèse étudie l'approche LPV pour la commande robuste des systèmes non linéaires. Son originalité est de proposer pour la première fois un cadre rigoureux permettant de résoudre efficacement des problèmes de synthèse non linéaire. L'approche LPV a été proposée comme une extension de l'approche H-infini dans le contexte des systèmes LPV (« Linéaires à Paramètres Variant dans le temps »), voire non linéaires. Quoique prometteuse, cette approche pour la commande des systèmes non linéaires restait peu utilisée. En effet, au-delà même de certaines limitations théoriques, la nature des solutions obtenues semblait inadéquate. Cette question ouverte est notre point de départ. Nous montrons tout d'abord que la faible variation des correcteurs constatée est due avant tout à la nature du schéma informationnel utilisé traditionnellement lors de la synthèse LPV, et que sous des hypothèses raisonnables, le cadre LPV peut permettre de recouvrir des stratégies de type « linéarisation par bouclage ». Ce point étant acquis, une deuxième difficulté réside dans l'obtention effective de correcteurs non linéaires donnant des garanties de performance. Nous proposons un cadre rigoureux permettant de résoudre efficacement un problème de synthèse incrémentale pondérée, par la résolution d'un problème LPV associé à un schéma informationnel spécifique compatible avec celui identifié dans la première partie. Cette étude et son aboutissement à la définition d'un cadre formel et d'une procédure complète d'obtention de correcteurs, incluant des méthodes de réduction de complexité, donnent des arguments puissants en faveur de l'approche LPV pour la commande robuste de systèmes non linéairesThis thesis studies the LPV approach for the robust control of nonlinear systems. Its originality is to propose for the first time a rigorous framework allowing to solve efficiently nonlinear synthesis problems.The LPV approach was proposed as an extension of the H-infinity approach in the context of LPV (Linear Parameter-Varying) systems and nonlinear systems. Although this approach seemed promising, it was not much used in practise. Indeed, beyond certain theoretical limitations, the nature itself of the obtained solutions did not seem adequate. This open question constitutes the starting point of our work.We first prove that the observed weak variation of the controllers is in fact mostly due to the information structure traditionally used for LPV synthesis, and that under reasonable assumptions, the LPV framework can overlap feedback linearization strategies. This point having been resolved, a second difficulty lies in the actual achievement of nonlinear controllers yielding performance guarantees. We propose a rigorous framework allowing to solve efficiently an incremental synthesis problem, through the resolution of an LPV problem associated to a specific information structure compatible with the one identified in the first part.This study and its corollary description of a formal framework and of a complete controller synthesis procedure, including complexity reduction methods, provide powerful arguments in favor of the LPV approach for the robust control of nonlinear systems
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Fergani, Soheib. "Commande robuste LPV/H infini multivariable pour la dynamique véhicule." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT053/document.
Abstract:
L'objectif principale de cette thèse est de développer contrôleurs innovants MIMO pour la dynamique véhicule tout en préservant la stabilité du véhicule dans les situations de conduite critiques. Des stratégies de commandes innovatrices ont été introduites pour résoudre cette problématiques. En effet, ces travaux se base sur travaux l'utilisation de la commande LPV/Hinf pour contrôler simultanément les actionneurs de freinage, braquage et de suspensions pour réaliser les objectives du contrôle.Aussi de stratégies d'estimation du profil de route très intéressant et qui peuvent apporter une solution industrielle très intéressante pour développer des contrôleurs qui assurent adaptative aux différentes conditions de route.Aussi des stratégies de commande tolérante aux défauts actionneurs ont été établi en exploitant les caractéristiques de la commande LPV pour compenser la perte de certains actionneurs (en sachant que la voiture est un système sur actionné). Des implémentations ont été effectuées sur des bancs de test et sur un véhicule réel pour prouver l'efficacité des stratégiesThe main issue of this thesis is to work out new Global Chassis MIMO controllers that enhance the overall dynamics of the vehicle while preserving the vehicle stability in critical driving situations. Many innovative strategies have been explored and finalized to deal with these problematics. Various solutions have been given to deal with the vehicle stability and performance objectives. Indeed, many works based on the LPV/Hinf approach have been developed to control simultaneously the braking, steering and suspension actuators. On the other hand, innovative road profile estimation strategies have been introduced and validated via experimental procedures, providing new cheap and easily implementable techniques to estimate the road profile characteristics. Then, the vehicle control is adapted, depending on the road roughness (since it influences greatly the behaviour and the stability of the car). Several fault tolerant control strategies have been also considered to handle the actuators failures while keeping the vehicle stability, safety and enhancing the dynamical behaviour of the car in dangerous and critical driving situations.The general content of this thesisis as follows :-PART I : Theoretical backgrounds and vehicle modeling.-PART II : Road adaptive control vehicle dynamics.-PART III : Global chassis control using several actuators.Also, during this thesis and using the previous works of the advisors and the thesis results, a Matlab ToolBox "Automotive" has been developed to provide a bench test for the different automotive control studies. Implementations on test beds and real vehicle are also achieved to prove the efficiency of the proposed strategies
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Poussot-Vassal, Charles. "Commande robuste LPV multivariable de châssis automobile." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0171.
Abstract:
Nous étudions dans cette thèse les problèmes liés à la Commande Globale de Châssis (CGC) automobile. L'objectif est de développer des méthodes pour piloter différents actionneurs du véhicule (suspensions, freinage et direction) afin de les faire collaborer, dans le but d'améliorer le confort et la sécurité, et, de maitriser la dynamique du véhicule. Ce problème est complexe car il implique des dynamiques variées, non linéaires et de fortes contraintes au niveau des actionneurs. Les méthodes et outils utilisés sont issus des récents développements de l'automatique dans le domaine de la commande robuste pour les systèmes linéaires à paramètres variant (LPV). Dans ce contexte, les principaux thèmes développés concernent la modélisation, l'analyse et le contrôle des véhicules automobiles, ainsi que le contrôle robuste des systèmes LPV, utilisant les outils des inégalités linéaires matricielles (LMIs). Les principaux résultats traitent du développement de méthodes LPV pour la synthèse de commande robuste de suspension semi-active et de la synthèse de contrôle global de châssis (CGC) garantissant sécurité et agrément de conduiteIn this thesis, the automotive global chassis control problem is treated. The objective is to develop methodologies to control the different vehicle actuators (suspension, braking and steering systems) to enhance comfort and safety, and, to control the ground vehicle dynamics. Since it implies many different and nonlinear phenomena and constrained actuators, this problem turns to be very complex to solve. The tools and methods used are inspired from the recent developments in automatic control, and especially from the one from the robust control community applied to Linear Parameter Varying (LPV) systems. In this framework, we focus on the modeling, the analysis and the control of automotive systems as well as robust control for LPV systems, using the Linear Matrix Inequality (LMI) tools. The main results concern the development of a new semi-active suspension controller and an adaptive global chassis control using the robust LPV approach
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Poussot-Vassal, Charles. "Commande Robuste LPV Multivariable de Châssis Automobile." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00351472.
Abstract:
Nous étudions dans cette thèse les problèmes liés à la Commande Globale de Châssis (CGC) automobile. L'objectif est de développer des méthodes pour piloter différents actionneurs du véhicule (suspensions, freinage et direction) afin de les faire collaborer, dans le but d'améliorer le confort et la sécurité, et, de maitriser la dynamique du véhicule. Ce problème est complexe car il implique des dynamiques variées, non linéaires et de fortes contraintes au niveau des actionneurs. Les méthodes et outils utilisés sont issus des récents développements de l'automatique dans le domaine de la commande robuste pour les systèmes linéaires à paramètres variant (LPV). Dans ce contexte, les principaux thèmes développés concernent la modélisation, l'analyse et le contrôle des véhicules automobiles, ainsi que le contrôle robuste des systèmes LPV, utilisant les outils des inégalités linéaires matricielles (LMIs). Les principaux résultats traitent du développement de méthodes LPV pour la synthèse de commande robuste de suspension semi-active et de la synthèse de contrôle global de châssis (CGC) garantissant sécurité et agrément de conduite.
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Rodrigues, Quintas Manuel. "Contribution à la modélisation et à la commande robuste des systèmes électrohydrauliques." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0042.
Abstract:
Le travail exposé dans ce mémoire comporte deux parties. La première est relative à la modélisation d'un axe électrohydraulique en translation horizontal à fort frottement entraînant une charge inertielle incertaine. La seconde partie concerne la commande robuste de ce dispositif. La première partie, constituée par les deux premiers chapitres, porte sur l'obtention d' un modèle de simulation du comportement du dispositif ainsi que sur l'obtention des différents modèles (non linéaire et linéarisé tangent) nécessaires à la synthèse des diverses stratégies de commande robuste. Dans le premier chapitre, après un rappel des principaux résultats relatifs à la modélisation de ces systèmes, nous avons présenté un modèle de simulation puis proposé une succession de simplifications conduisant aux différents modèles couramment rencontrés dans la littérature. Dans le deuxième chapitre, lié essentiellement à la modélisation statique de l'organe modulateur de puissance et au frottement, nous avons proposé une approche nouvelle pour la caracterisation des débits volumétriques, plus adaptée à son exploitation par les mesures et un modèle de frottement qui intègre, entre autres, le comportement visco-élastique des joints. La validité du modèle de simulation est basée sur la confrontation des résultats mesurés et simulés. Dans la deuxième partie, constituée par les deux derniers chapitres, il s'agit de comparer les performances des différentes stratégies de commande vis-à-vis de la charge et de la position du piston pour différentes allures de trajectoire. Ainsi, le troisième chapitre est dédiè à une présentation didactique des aspects théoriques relatifs à la commande H. . . , à La commande robuste selon Corless-Leitmann et à la commande non linéaire linéarisante. Dans le quatrième chapitre, après avoir effectué la mise en forme du modèle, on décrit la synthèse et la mise en œuvre des différentes lois de commande. Les résultats de l'étude-expérimentale conduite sur le dispositif sont présentésThe work presented in this thesis covers two• closely related subjects: the first one is the modelling of an electrohydraulic axis when moving an uncertain inertial load on an horizontal plane, under large friction forces; the second one is the robust control of this device. Chapters one and two are concerned with the first subject, describing the development of a simulation model of the device behaviour as well as other models oriented towards the synthesis of different robust control strategies, such as nonlinear and linear tangent models. The first chapter, after a review of the main results concerning the modelling of electrohydraulic systems, presents a simulation model and proposes a sequence of simplifications leading to several different models usually described in the literature. The second chapter is mainly dedicated to the modelling of actuator friction and the static modelling of the power control device. A novel approach to the volumetrie flowrate characterization, enabling a better exploitation of available experimental data and a friction model including, among others, the viscoelastic behaviour of the actuator seals are presented in this chapter. Chapters three and four are concerned •with the second subject leading to a comparison of the performances of several robust control strategies, for different loads, actuator positions and trajectory profiles. An overview of the theoretical background concerning H…. Côntrol, the Corless-Leitmann robust control approach and nonlinear feedback linearization is presented on chapter three. In the fourth chapter, after model set up, the synthesis and implementation of the different controllaws is described. Experimental results are presented and discussed
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Driemeyer, Franco Ana Lúcia. "Commande non linéaire robuste : une approche fondée sur une linéairisation par bouclage." Cachan, Ecole normale supérieure, 2006. http://www.theses.fr/2006DENS0003.
Abstract:
Cette thèse concerne le problème de la commande robuste des systèmes non linéaires vis àvis des variations de paramètres et incertitudes de modèle non structurées. Dans la conception de la commande ici proposée, des techniques de synthèse linéaire H. Associées à la linéarisation par bouclage robuste sont utilisées. Avec cette linéarisation particulière, le système non linéaire est transformé en son système linéarisé tangent autour d'un point de fonctionnement. Le correcteur H. , est obtenu par la méthode de McFarlane Glover avec loopshaping, ce qui permet de spécifier la performance et la robustesse désirées. La stabilité robuste locale de la commande non linéaire ainsi définie est démontrée. De plus, cette commande est évaluée sur une,application, la suspension magnétique, et ses avantages sont mis en évidence. Comme la commande proposée est restreinte aux systèmes dont l'état est connu, une manière de l'étendre à d'autres systèmes, en utilisant des observateurs d'état, est étudiéeThis thesis addresses the problem of robust control of nonlinear systems with respect to parameter variations and unstructured model uncertainties. In the conception of the controller proposed here, techniques of linear H,,,, synthesis associated with a robust feedback linearization are used. With this particular feedback linearization, the nonlinear system is transformed into its linear approximation around an operating point. The H,. Controller is obtained by using the McFarlane Glover method with loop shaping, which allows specifying the desired performance and robustness. The local robust stability of the nonlinear controller thus defined is demonstrated theoretically. Furthermore, this controller is evaluated through an application, the magnetic suspension, and its advantages are pointed out. Since the proposed controller is restricted to systems whose state is known, a procedure to extend it to other systems, by using state observers, is also studied
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Ariza, Urango Ricardo. "Commande robuste multicritère : approche espace d'état et LMI." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30086.
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Balloul, Iyad. "Commande robuste des systemes non linéaires." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0001.
Abstract:
Cette these concerne la robustesse des systemes non lineaires. Elle propose deux methodes de synthese de loi de commande robuste et une methode d'analyse de la robustesse. Elle comporte trois parties : la premiere presente une nouvelle formulation du probleme d'attenuation des perturbations. La loi de commande est caracterisee par la solution d'une equation de type hamilton-jacobi-issacs avec contraintes finales d'inegalite. La methodologie proposee utilise les techniques d'horizon glissant. Elle aboutit a une loi de stabilisation robuste par retour d'etat dynamique discontinu. Afin de valider cette methode, une approche numerique pour resoudre l'equation de hji est developpee conformement a la theorie proposee. Les idees intuitives ainsi que l'efficacite du calcul numerique associe sont illustrees par un exemple de pendule inverse simple et un exemple de satellite en mode defaillant. La deuxieme partie propose un algorithme de resolution du probleme d'optimisation min-max. L'algorithme est mis en boucle fermee dans un schema a horizon glissant. Les systemes consideres ne sont pas necessairement affines. Les contraintes sur la commande peuvent etre prises en compte, meme si ces contraintes dependent de l'etat. L'approche peut traiter les incertitudes parametriques et les perturbations non stationnaires. Dans le domaine des procedes batch la methode aboutit a des resultats tres interessants. Quant au domaine de la machine asynchrone, les resultats obtenus, bien qu'ils soient preliminaires, montrent l'apport inedit de cette methode, surtout en ce qui concerne les questions primordiales de la robustesse et du rejet d'harmoniques. La troisieme partie illustre l'application de la theorie du gap metrique a l'analyse de la robustesse des systemes dynamiques. Le contexte de la commande$$H-ISINFTY$$EST CONSIDERE COMME EXEMPLE. L'ETUDE N'ABOUTIT PAS A UNE NOUVELLE CONCLUSION CONCERNANT LA COMMANDE$$H-ISINFTY$$, ELLE MONTRE, NEANMOINS, LE NOUVEL OUTIL D'ANALYSE DE LA ROBUSTESSE.
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Pellanda, Paulo César. "Commande de systèmes instationnaires : séquencement de compensateurs et commande LPV." Toulouse, ENSAE, 2001. http://www.theses.fr/2001ESAE0005.
Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la commande de systèmes instationnaires, avec une orientation particulière vers la commande robuste H² et H∞ et la commande de systèmes variants paramétriquement. Trois techniques nouvelles pour la synthèse de correcteurs séquencés sont proposées. La première méthode concerne le séquencement classique d'un ensemble arbitraire de compensateurs dynamiques stabilisants prédéterminés qui correspond à une séquence donnée de points de fonctionnement. Nous proposons une démarche systématique pour le calcul d'une famille de compensateurs équivalents sous forme estimation / commande qui se prête à l'interpolation. Dans un deuxième temps, nous exploitons des fonctions de Lyapunov dépendantes des paramètres de séquencement et continues par morceaux pour la synthèse de correcteurs LPV satisfaisant une contrainte de gain L2. Nous introduisons un algorithme itératif permettant de construire des bases de fonctions pour les variables de Lyapunov interpolées qui sont suffisamment riches pour assurer un niveau strict de performance H∞ pour les systèmes LPV généraux. En dernier lieu, nous développons une méthode de synthèse multi-canal mixte H²/H∞ en temps discret pour les systèmes LPV/LFT. De nouvelles caractérisations LMI pour les performances H² et H∞ sont introduites. Elles permettent non seulement de traiter un ensemble de spécifications H² ou h∞ définies sur des tranferts différents mais aussi d'utiliser différentes variables de Lyapunov et de scalings pour chaque spécification/tranfert; Ces fonctionnalités sont nouvelles et offrent des libertés supplémentaires pour réduire le "conservatisme" et pondérer des critères à la fois exigeants et de nature contradictoire. Une formulation pour résoudre le problème du suivi d'une dynamique implicite est aussi adaptée aux systèmes LPV dans le contexte de cette méthode. Toutes ces techniques sont testées et validées sur des exemples académiques ou sur un problème réaliste de commande d'un missile.
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Gassmann, Vincent. "Commande décentralisée robuste de systèmes d'entraînement de bandes à élasticité variable." Strasbourg, 2011. http://www.theses.fr/2011STRA6010.
Abstract:
Les systèmes d'entraînement de bandes sont très répandus dans le milieu industriel puisqu'ils permettent de pratiquer diverses opérations sur des matériaux tels que les textiles, le papier ou le métal au cours du défilement de la bande. La qualité du produit final dépend de la capacité du système régulé à maintenir la tension de bande aussi constante que possible tout en la faisant défiler à la vitesse souhaitée. L'élasticité de la bande influence fortement le comportement dynamique du système et donc les performances de la régulation. La taille du système est telle qu'une commande décentralisée est préférée, c'est-à-dire que chaque rouleau motorisé est utilisé pour asservir localement la tension de bande. Dans une première partie, l'approche industrielle standard a été approfondie en utilisant la synthèse de correcteurs robustes H infini à ordre et structures fixes. Par ailleurs des commandes prenant en compte l'information d'élasticité sont développées afin de maintenir constantes les performances du système. La robustesse de ces correcteurs est analysée par rapport aux variations d'élasticité et de vitesse de la bande. Comme la valeur de l'élasticité de la bande doit être connue à chaque instant, des méthodes permettant de la déterminer en ligne, soit par mesure à l'aide d'un capteur optique, soit par estimation à l'aide de modèles mathématiques, sont proposées. Parallèlement, des observateurs de tension de bande ont également été étudiées. Les observateurs sont soit des filtres de Kalman, y compris le filtre de Kalman sans parfum, soit des observateurs de Luenberger obtenus par optimisation H-infini.
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Cassany, Louis. "Modélisation et régulation de la glycémie dans la maladie du diabète." Thesis, Bordeaux, 2022. http://www.theses.fr/2022BORD0224.
Abstract:
Aujourd'hui, les technologies de mesure CGM (Continuous Glucose Monitoring) et d’insulinothérapie par pompe à insuline révolutionnent le traitement du diabète. Les capteurs sont toutefois limités à la mesure de glucose et les algorithmes d’insulinothérapie sont ainsi limités. L’action menée par le consortium de recherche constitué de l'IMS (Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système), du CBMN (laboratoire de Chimie et Biologie des Membranes et Nano-objets) et du CHU (Centre Hospitalier Universitaire) de Bordeaux, rassemble des diabétologues et des spécialistes de la biologie des îlots pancréatiques, de la micro-électronique et de l’automatique, pour développer un nouveau dispositif de mesure et de contrôle de glycémie qui inclut la prise en compte de différentes hormones dans la mesure. Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans ce contexte. Le travail de thèse consiste à utiliser les outils de la commande robuste pour établir de nouveaux algorithmes d’insulinothérapie (contrôle de pompe à insuline) permettant de s’adapter aux grandes variabilités des patients (âge, poids...) et des conditions de vie (sport, sommeil, repas de famille, etc.). La démonstration « in silico » des solutions développées est effectuée à l’aide du simulateur UVA/PADOVA, simulateur Matlab/Simulink certifié par la FDA (Food and Drug Administration) pour les essais pré-cliniquesRecent advancements in CGM sensors (Continuous Glucose Monitoring) and insulin pumps considerably improved the treatment of diabetes. However, CGM sensors can only measure the blood glucose level, limiting the insulin therapy algorithms. The IMS laboratory (Integration: from Material to Systems), the CBMN laboratory (Chemistry, Biology of Membranes and Nano-objects) and the CHU (University Hospital Center) gather specialists in diabetes, pancreatic islet biology, microelectronics and automatic control in order to develop new solutions for glycemic measurement and regulation for patients with diabetes. The work of this thesis falls within this context. The goal is to use the tools of the robust control theory in order to develop new insulinotherapy algorithms that can adapt to the physiological variability of the patient (age, weight...). These algorithms will be evaluated in the UVA/Padova simulator, currently the only simulator approved by the FDA (Food and Drug Administration) for in silico pre-clinical tests
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LAVAL, LAURENT. "Modelisation et commande robuste en force d'un actionneur hydraulique confronte d'un environnement incertain : approche h et commande adaptative." Paris 6, 1997. http://www.theses.fr/1997PA066417.
Abstract:
Ce memoire porte essentiellement sur la problematique de commande en force d'un actionneur hydraulique en presence de dynamiques negligees, de perturbations et de variations comportementales de l'environnement. Apres une breve description du dispositif experimental, une modelisation non lineaire de la servovalve, de l'actionneur et de son environnement est etablie en fonction de phenomenes observes experimentalement. Les parametres de ce modele non lineaire sont ensuite quantifies a partir de procedures definies dans leurs details (notamment un algorithme d'estimation des parametres du modele de tustin relatif a la force de frottement). La validite de la modelisation est alors evaluee au travers de comparaisons de plusieurs comportements experimentaux et simules du systeme. Suite a cette validation, des modeles lineaires de plusieurs ordres pour la commande sont proposes et leur realisme est evalue d'un point de vue frequentiel (notamment, par comparaison avec un modele armax identifie experimentalement). Deux strategies de commande en effort de l'actionneur sont ensuite etudiees et mises en oeuvre. La premiere est fondee sur la synthese de commandes lineaires a parametres fixes suivant l'approche h du probleme de stabilisation robuste (approche h frequentielle puis approche h dans l'espace d'etat - probleme a sensibilite mixte). La seconde est fondee sur la commande adaptative directe avec modele de reference et algorithmes d'adaptation robustes. Derivee de cette derniere etude, deux schemas de commandes adaptatives directes, permettant d'ameliorer le comportement du systeme lors de la phase transitoire d'adaptation des parametres, sont alors proposes et mises en oeuvres. Le premier schema est fonde sur l'introduction de contraintes sur l'evolution de la commande, definies par rapport au comportement de certains parametres estimes. Le second schema est fonde, quant a lui, sur la combinaison d'une commande adaptative avec une commande h a parametres fixes, stigmatisee par une boucle auxiliaire de commande reactive a l'erreur de sortie. In fine, ce memoire comporte l'expression de nos conclusions et de prolongations potentielles de nos travaux.
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Pognant-Gros, Philippe. "De la réduction de modèles vers la commande robuste : application à la commande des canaux d'irrigation." Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN2003.
Abstract:
Les modèles de synthèse de nombreux systèmes (comme les canaux d'irrigation) sont de dimension inutilement importante car obtenus par discrétisation d'équations aux dérivées partielles. L'objectif est ici de proposer une méthode de réduction du modèle du système à commander pour la synthèse d'un correcteur H infini en prenant en compte le cahier des charges. La formalisation du problème puis la formulation de sa solution par les outils de l'approche LMI nous mènent à conjecturer (NP) difficile la résolution (optimale) de ce problème. Dans ce cadre, les méthodes existantes bien que sous-optimales possèdent un intérêt pratique majeur. Nous montrons que la multiplicité de ces méthodes se ramène à l'utilisation de deux techniques: troncature équilibrée et minimisation de la norme de Hankel. Une approche directe du problème est ensuite proposée en se basant sur les outils de la robustesse. L'intérêt de notre approche est illustré par la synthèse de commandes multivariables de canaux d'irrigation, objet de la collaboration entre le LAP, l'INRA et le CEMAGREF et cadre de cette thèse. La synthèse est basée sur la minimisation d'un critère Hinfini multivariable traduisant un cahier des charges typique (découplage, etc. ). La mise en {\oe}uvre des méthodes de réduction de modèles sur le modèle de synthèse et sur le correcteur permet d'obtenir un correcteur d'ordre réduit (9) pour un modèle initial d'ordre 72, assurant les mêmes spécifications que le correcteur d'ordre plein.
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Claveau, Fabien. "Contribution à l'analyse et la commande structurée des grands systèmes." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00087765.
Abstract:
Davantage que par le passé, le concepteur de lois de commande se trouve confronté à des systèmes complexes : nombre élevé de dynamiques mais aussi d'actionneurs et de capteurs, voire contraintes spatiales sur la structure du régulateur. Ceci résulte de la complexification croissante des processus industriels, de l'avènement de systèmes de communication performants ainsi que de la recherche de performances accrues (recherche d'une optimisation plus globale).Si la commande décentralisée a mobilisé de nombreux efforts de recherche dés les années 70, de nombreux problèmes restent ouverts. Dans le même temps, des outils d'analyse et de synthèse performants ont été développés, dans le cadre H2 et H¥ notamment. Leur mise en œuvre pour de très grands systèmes (composés le plus souvent de sous-systèmes interconnectés) peut cependant poser problème, et ce d'autant que des contraintes de structure sont appliquées au correcteur.
L'élaboration de commandes pour les systèmes complexes requiert à l'évidence de la méthodologie. A cette fin, ce document s'intéresse à l'analyse des interconnexions internes au système pour choisir la structure du régulateur la mieux appropriée. Il considère également la problématique du choix du critère et la possibilité d'aborder séquentiellement l'optimisation globale d'un correcteur H2. Ces réflexions à caractère méthodologique sont mises en œuvre sur un système expérimental (multi-moteurs) d'entraînement de bande flexible.
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Poinard, Franck. "Méthode d'identification fréquentielle et commande robuste de type H∞ d'un procédé d'élaboration de monocristaux." Lyon 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LYO10180.
Abstract:
L'objectif de cette etude est d'ameliorer les performances d'un procede d'elaboration de monocristaux en synthetisant une loi de commande de type hinfini. Le cristal est elabore par la methode du cristal flottant. Notre interet s'est porte exclusivement sur la phase croissance du cristal. Pour eviter les formations de dislocations dans le cristal, le gradient thermique doit etre controle pendant toute cette phase. Cette these se scinde en trois parties: dans un premier temps, nous proposons un correcteur de tendance pour asservir la puissance rayonnee par un laser co#2. Par la suite, ce laser est utilise comme actionneur du procede. Ensuite, une methode d'identification frequentielle, particulierement adaptee a la synthese d'un correcteur robuste, est developpee pour determiner un modele nominal et ses incertitudes. Prealablement, nous proposons une solution pour attenuer le principal inconvenient inherent a l'analyse frequentielle d'un systeme i. E. Le temps d'experimentation. Enfin, plusieurs correcteurs robustes a deux degres de liberte, satisfaisant des objectifs de poursuite et de regulation, sont elabores puis implantes sur le procede. Ils permettront d'une part d'ameliorer la qualite cristalline et d'autre part de modifier les proprietes optiques du cristal
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Mokhtari, Abdellah. "Commande et observateur non linéaires robustes appliqués à un robot volant Quadrotor." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2010. http://www.theses.fr/2010VERS0035.
Abstract:
Les robots volants miniatures sont d’un grand intérêt pour la recherche actuelle, vue la variété de domaines dans lesquels ils peuvent être utilisés : on peut citer le domaine de surveillance du trafic urbain, la reconnaissance, la surveillance des forêts et aussi l’intervention dans des environnements hostiles pour l’homme. L’automatisation de leur vol, s’appuie fortement sur un facteur prépondérant qui est la localisation précise de l’engin par rapport à son environnement. Les systèmes de navigation miniaturisés (GPS, INS, capteur d’altitude, caméras etc. ) sont actuellement suffisamment performants permettant une bonne localisation de l’engin volant et une bonne stabilisation de son vol. Dans ce travail nous avons développé des lois de commande non linéaires utilisant des observateurs par mode glissant d’ordre un ou d’ordre supérieur appliquées à un quadrotor. Les observateurs en question ont été utilisés afin de reconstruire les variables non mesurables nécessaires à la commande et d’estimer en ligne les effets des perturbations extérieures au robot volant. Afin d’améliorer la robustesse du système vis-à-vis des erreurs de modélisation, du bruit de mesure et des perturbations extérieures (vents), deux commandes robuste ont été proposées. La première est une commande robuste linéaire avec observateur et la seconde est une commande nonlinéaire robuste avec observateur nonlinéaire. Les résultats obtenus sont très satisfaisantsQuadrotor Unmanned aerial vehicles are being used more and more in civilian applications such as monitoring of traffic, recognition and surveillance vehicles, search and rescue operations They are highly capable to flown without an on-board pilot. UAVs have unmatched qualities that make them the only effective solution in specialized tasks where beyond normal human endurance is required, or where human presence is not necessary. Because of a fully autonomous operation and faster dynamics which lead to a difficult control design to obtain a satisfactory level of performance, a systematic study of the UAV dynamics representation seems to be necessary. Their successful application depends on their level of controllability and flying qualities. The Navigation System (GPS,INS,inclinometer,. . . ) is widely used as one component in guidance, navigation, and control systems. To calculate position and orientation of the Quadrotor. In this work a feedback linearization controller combined with a sliding mode observer is applied to quadrotor. The observer is used to reconstruct the unmeasured state necessary for the outer loop controller. A wind estimator is added to constitute an original concept with minimum sensors. To improve robustness of Quadrotor, a non linear robust controller based observer is proposed taking into account uncertainties, disturbances and noise measurement
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Jungers, Marc. "Commande robuste multicritère - une approche par la théorie des jeux." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00162120.
Abstract:
Cette thèse propose d'étudier la robustesse des commandes issues de la théorie des jeux adaptée aux systèmes multientrées, multiobjectifs. De façon générale les stratégies avec une structure d'information en boucle ouverte présentent des propriétés faibles de robustesse et ne peuvent être déterminées qu'a posteriori. Des exemples exhibent certaines limites. Les stratégies avec une structure d'information en boucle fermée sont beaucoup plus ardues à déterminer. Dans le cas d'une stratégie de Nash, un nouvel algorithme utilisant le manque de confiance est présenté pour résoudre les équations couplées algébriques de type Riccati. Pour une stratégie de Stackelberg avec une structure d'information en boucle fermée les conditions nécessaires et suffisantes sont déterminées et appliquées au problème de commande mixte H2 / Hinf. Enfin une extension à des systèmes comportant des incertitudes paramétrées mène à la résolution itérative d'une association non convexe de problèmes d'optimisation.
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Demourant, Fabrice. "Interactions identification-commande robuste : méthodes et applications à l'avion souple." École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 2002. http://www.theses.fr/2002ESAE0019.
Abstract:
On s'est intéressé au problème des interactions entre l'identification et la commande robuste. La difficulté est qu'il n'existe pas un "grand" probleme d'identification-commande, mais un ensemble de problèmes et d'approches possibles. On part des mesures d'entrées-sorties faites sur le système réel et le but est de synthétiser/réajuster un correcteur à partir de ces données et éventuellement de la connaissance a priori qu'on a du système. On propose diffèrentes approches. Deux techniques seront présentées pour la retouche de correcteurs robustes : l'une cherchant à restaurer les marges MIMO de la synthèse initiale, l'autre, la falsification de correcteurs, utilisant des mesures d'entrées-sorties d'un système nonlinéaire à paramètres variants. Ces deux techniques ont été appliquées au pilotage rigide d'un avion de transport. Les deux schémas d'identification-commande proposés combinent une étape d'identification structurée ou boite noire et une étape de synthèse : le schéma structuré permet d'identifier un modèle LFT, typiquement les coefficients aérodynamiques du modèle latéral d'un avion rigide, offrant ainsi un cadre commun, la forme LFT, entre l'identification, la commande robuste et la µ-analyse ; le schéma type boite noire permet d'identifier dans un domaine fréquentiel limité un modèle, d'y associer une erreur fréquentielle et de synthétiser une loi de commande robuste H ∞ prenant en compte explicitement l'erreur d'identification. Cette approche a été appliquée à la commande d'un avion souple avec un cahier des charges complexe.
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Benlatreche, Adlane Abdelkader. "Contribution à la commande robuste H∞ de systèmes à grande échelle d’enroulement de bandes flexibles." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2007. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2007/BENLATRECHE_Adlane_Abdelkader_2007.pdf.
Abstract:
Les contraintes actuelles de production de bandes flexibles, telles que l’augmentation de la vitesse de défilement associée à une diminution de l’épaisseur des bandes élastiques et l’absence de connaissances académiques du comportement matériau –procédé, placent les industriels dans des situations difficiles. Ils ont besoin de connaître les lois de réglage des machines pour éviter de générer dans l’entraînement de bande des perturbations qui occasionnent des défauts d’enroulement ou des arrêts de production. L’objectif de ce travail a consisté à développer des méthodes d’analyse et de synthèse de commandes robustes décentralisées pour des systèmes d’entraînement de bandes flexibles à nombreux moteurs dans un contexte d’utilisation comparable à celui rencontré en production industrielle : bande mince, vitesse de défilement élevée. Dans ce but, nous présentons dans ce manuscrit des correcteurs H∞ multivariables avec un ou deux degrés de liberté (ddl), avec et sans intégrateur explicite, appliqués aux systèmes d’enroulement. Différentes structures de correcteurs sont considérées : un correcteur centralisé et des correcteurs décentralisés, avec ou sans recouvrement. Une méthode de conception d’une commande par retour d’état, appliquée aux systèmes d’enroulement et utilisant une résolution d’inégalité matricielle bilinéaire (BMI), est proposée et discutée. Des résultats de simulation sont donnés basés sur un modèle non linéaire identifié sur un banc expérimental. Des résultats expérimentaux sont également donnés sur ce même banc expérimentalIn web transport systems, the main concern is to control independently speed and tension in spite of perturbations such as radius variations and changes of set point. Nevertheless, in these control techniques, tracking properties and perturbation rejection are interdependent and cannot be specified separately. In this thesis, we first present multivariable decentralised H∞ controllers with one or two degrees of freedom (DOF), with and without explicit integrator, applied to winding systems. Different controller structures are then considered: centralised and semi-decentralised controllers with or without overlapping. The 2DOF approach improves significantly the disturbance rejection while reducing the coupling between tension and velocity. The use of decentralised control leads to performance deterioration as compared to centralised control. The off-diagonal elements of the plant are represented as uncertainties. This enables to analyse the stability of a decentralised control structure. Finally, multivariable H∞ controllers are presented, with and without integrator, applied to winding systems and determined by a bilinear matrix inequality (BMI) approach. This method consists in designing state feedback control with the use of BMI optimisation. Insertion of full or partial integral action is discussed. Simulation results are given based on a nonlinear model identified on a 3-motor winding test bench. Experimental results have also been obtained on this setup
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Fache, Antoine. "Contribution à la commande robuste des systèmes non linéaires par modèle connexionniste : synthèse multicritère par l'approche LMI." Reims, 2001. http://www.theses.fr/2001REIMS008.
Abstract:
La commande des systemes non lineaires a partir d'un modele de type boite noire est une pratique tres courante et dans ce cadre, l'approche neuronale presente plusieurs proprietes interessantes. Cette approche souleve toutefois des questions de premiere importance comme par exemple les garanties de stabilite et de performances. Il existe actuellement deux techniques de synthese pour repondre a celles-ci. Alors que la premiere est tres specifique au type de commande recherchee, la seconde se veut plus generale, au prix d'une mise en oeuvre particulierement lourde. L'objet de ce memoire est de proposer une nouvelle technique, intermediaire car plus systematique que la premiere et necessitant une complexite moindre que la seconde. Celle-ci consiste en la reformulation du probleme de commande non lineaire en un probleme de commande lineaire robuste conventionnel. Pour cela, differents modeles neuronaux, formes a partir de perceptrons ou de reseaux rbf et repondant a des conditions strictes sont definis. La modelisation concerne l'approche entree/sortie et l'approche d'etat. Ensuite, les non linearites des modeles sont assimilees a des incertitudes caracterisees soit par un modele polytopique, soit par un modele rationnel. Pour realiser la synthese, l'approche lmi a ete retenue. Le probleme est entierement decrit par des conditions convexes et peut etre facilement resolu par divers algorithmes. L'approche proposee exploite les avantages de deux theories distinctes. Les structures neuronales peuvent approximer arbitrairement bien des dynamiques complexes et multivariables tandis que la technique de synthese par lmi, purement numerique, permet de traiter des problemes de commande multicritere, eventuellement sous contrainte. Toutefois, la methode herite egalement de divers inconvenients comme une identification neuronale fastidieuse ou le probleme de conservatisme. Ces points sont illustres par la synthese de differentes commandes d'un systeme simule.
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Mammar, Said. "Commande multivariable robuste par les approches lqg/ltr et h-infini. Application a un helicoptere." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112306.
Abstract:
Apres avoir rappele les principales notions utilisees pour etudier la robustesse en stabilite et en performances des systemes multivariables, l'auteur presente 3 methodes de synthese: une commande lineaire-quadratique avec recouvrement de la fonction de transfert (lqg/ltr) utilisant des ponderations frequentielles, la stabilisation robuste h-infini basee sur la representation d'etat, la stabilisation robuste h-infini utilisant les factorisations coprimes du systeme prealablement compense. Ces 3 methodes sont testees et validees sur un probleme de pilotage d'helicoptere, processus comportant 4 entrees/4 sorties et affecte par 2 types de perturbations de modele: perturbations parametriques dues au changement de point de vol, perturbations dues aux dynamiques rotors volontairement negligees dans le modele de synthese
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Dinh, Marc. "Synthèse dépendant de paramètres par optimisation LMI de dimension finie : application à la synthèse de correcteurs reréglables." Caen, 2005. http://www.theses.fr/2005CAEN2040.
Abstract:
Ce travail permet de résoudre des problèmes d'optimisation LMI dépendant rationnellement d'un ou plusieurs paramètres. Ce résultat est fondamental car il offre une solution efficace à la classe extrêmement large des problèmes se formulant comme un problème d'optimisation LMI dépendant de paramètres. En Automatique, une telle classe de problèmes comprend celle de la conception de correcteurs dépendant de paramètres. Un cas particulier important est celui de la commande des systèmes non linéaires par séquencement de gains. Au départ, cette classe de problèmes d'Automatique a été motivé par une nouvelle application possible : la conception de correcteurs dont les gains sont une fonction explicite du cahier des charges, baptisés " correcteurs reréglables ". L'intérêt est de permettre un reréglagle aisé sur site d'exploitation par un utilisateur néophyte en Automatique, voire un reréglagle automatique. Ce travail a permis de formaliser ce problème de reréglagle, d'en proposer une solution complète et de la valider.
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Ghamgui, Mariem. "Analyse et commande des systèmes multidimensionnels." Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2275.
Abstract:
Cette thèse se situe dans le cadre de l'analyse et de la commande des systèmes multidimensionnels. Ce sont des systèmes où l'information se propage dans plusieurs directions indépendantes les unes des autres (par exemple une dimension d'espace et une de temps). Les contributions présentées dans ce mémoire portent d'une part sur la commande des systèmes 2D discrets ou continus, à retards constants ou variables, et d'autre part sur la synthèse de loi de commande par retour d'état robuste des systèmes nD hybrides incertains dont l'incertitude est décrite sous forme de représentation rationnelle implicite (ILFR). Les travaux présentés utilisent deux approches, l'une basée sur le polynôme caractéristique et l'autre sur les techniques de Lyapunov. Pour les systèmes 2D à retards discrets ou continus nous avons utilisé l'approche basée sur des fonctionnelles de Lyapunov. Des conditions suffisantes de stabilité et de stabilisation par retour d'état, dépendantes du retard, sont établies. Outre la notion de stabilité, la notion de performance du type H∞ est traitée afin de résoudre le problème de rejet de perturbations pour cette classe de systèmes. Nous avons ensuite proposé un cadre assez général pour l'analyse en stabilité des systèmes nD hybrides, en utilisant la S-procédure, permettant l'obtention de conditions sous forme de LMIs faciles à exploiter numériquement. Nous avons également proposé des conditions de stabilité et de stabilisation robustes pour les systèmes nD hybrides incertains dont l'incertitude est du type LFR implicitesThis thesis deals with the analysis and the control of multidimensional systems. These systems can be defined as the classe of systems where the information is propagated in several independent direction. For instance, a 2D system with a dimension corresponding to space and, the other one to time. The contributions presented in this work focuses, on one hand, on the control of 2D discrete or continuous systems with constant or variable delays and on the other hand, on the synthesis of robust state feedback controllers for nD hybrid uncertain systems including parameter uncertainties complying with an implicit linear fractional representation (ILFR). Two approaches are used. One is based on the characteristic polynomial and the other on Lyapunov techniques. Sufficient conditions for stability and stabilization are established for 2D delayed discrete or continuous systems using Lyapunov approach. Conditions to insure both stability and a prescribed H∞ performance level are given for this class of systems. Then, a general framework for the establishment of computationally tractable LMI conditions to analyse the stability of nD hybrid systems is proposed. Robust stability and stabilization conditions are then established for nD hybrid uncertain systems. The uncertainties comply with an (ILFR) description
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Oliveira, Ramos Fausto De. "Automatisation de la synthèse H-infinie de compensateurs et de leurs réalisations sous forme estimation-commande." Toulouse, ISAE, 2011. http://www.theses.fr/2011ESAE0026.
Abstract:
Ce mémoire présente les avantages de combiner des techniques établies dans le domaine de l'ingénierie de contrôle avec des éléments de l'intelligence calculatoire, en fournissant un certain niveau d'automatisation et la possibilité d'explorer des propositions innovantes pour une meilleure conformité avec les spécifications. L'adoption de cette philosophie est justifiée par la complexité de certains systèmes, où des multiples exigences contradictoires doivent être remplies à chaque point de fonctionnement. L'automaticien se rendra compte parfois que certains choix doivent être faits au détriment d'autres solutions qui pourraient également être explorées. Dans ce contexte, un mécanisme basé sur l'intelligence calculatoire peut accélérer le développement du projet et révéler de nouvelles possibilités. L'apport de ce mécanisme est évalué sur deux études de cas, toutes deux basées sur un modèle variant dans le temps d'un véhicule de lancement, où le séquencement de gain est appliqué aux techniques quadratique linéaire et H-infinie. Dans le cas linéaire quadratique, à part le lissage des gains du régulateur, on obtient l'optimisation du système de contrôle pour toute la trajectoire du véhicule, un fait qui est validé par des simulations hardware-in-the-loop. Dans le cas H- infini, on ajoute la duplication fonctionnelle du compensateur, permettant de l'utiliser également en tant qu'observateur; l'intelligence calculatoire peut être utilisée pour définir la choix de la dynamique d'estimation dans des situations où le nombre des combinaisons (pôles en boucle fermée) est très élevé, afin de fournir les meilleures estimés.
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Zhang, Yi-Ming. "Synthesis of state estimation and H∞ predictive control for networked control systems." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES017.
Abstract:
Cette thèse traite principalement du contrôle des systèmes en réseau. Ces derniers présentent des désagréments relatifs aux paquets d’information transportés, tels que les retards induits par le réseau, des ordres d’arrivée aléatoires voire des pertes potentielles de paquets, que ce soit dans la chaîne directe et/ou dans la chaîne de retour. La contribution de cette thèse est double : il s’agit (i) de synthétiser une loi de commande et (ii) d’élaborer un algorithme d'estimation robuste palliant tous deux à ces problèmes. Une commande prédictive généralisée basée sur l’état du système est ainsi proposée. Par comparaison avec les approches de la littérature, elle permet de compenser un plus grand nombre de pertes de paquets. La contribution principale réside dans la résolution du problème de stabilité de la commande prédictive généralisée face à un niveau de perturbation donné. Concernant l’estimation d’état, une approche basée sur le filtrage de Kalman est proposée, avec un buffer sur la chaîne de mesures et une stratégie d’élimination des mesures dont le retard est supérieur à la taille du buffer. A partir d’inégalités matricielles linéaires et d’équations de Ricatti modifiées, une relation mathématique liant la convergence de l’estimateur au taux d'arrivée des paquets de mesures est obtenue. Cette relation permet de définir une condition de stabilité. Les présences potentielles de contraintes sur le vecteur d’état et d’incertitudes de modèle ont toutes les deux été considérées. L'efficacité des méthodes proposées est illustrée par deux applications liées à l’automobile : l’estimation de l’état de charge d’une batterie et le contrôle local d’une soupape électromagnétiqueThis thesis mainly focuses on networked controlled systems, which induce problems such as network-induced delays, packet losses and out-of-order in both the control and the feedback channels. The contribution of this thesis is twofold: the synthesis of (i) a control law and (ii) a network-faced robust estimation algorithm solving both these issues. About control, state-based network-faced generalized predictive control has been investigated, with a design covering a greater number of packet losses if compared to existing approaches in the literature. The main contribution is the resolution of the stability problem for generalized predictive control for a given disturbance level. About state estimation, a Kalman filtering approach has been proposed, with a threshold-length buffer and a dropping over-delayed packet strategy. Based on a linear matrix inequality theorem and modified Riccati equations with packet arrival rate, a complete mathematical relationship between the estimator convergence and the threshold-based packet arrival process is established, so that to derive a stability condition. Furthermore, constraints on state vector and model uncertainties have been both considered. The effectiveness of the proposed methods is illustrated on two different automotive applications: battery state of charge estimation and electromagnetic valves control
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Mourad, Lama. "Contrôle actif de l'accélération latérale perçue d'un véhicule automobile étroit et inclinable." Phd thesis, Ecole des Mines de Nantes, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00787310.
Abstract:
Les Véhicules Etroits et Inclinables (VEI) sont la convergence d'une voiture et d'un motocycle. Un mètre de largeur seulement suffit pour transporter une ou deux personnes en Tandem. Les VEI sont conçus dans le but de résoudre partiellement les problèmes de trafic routier, de minimiser la consommation énergétique et l'émission de polluants. De par leurs dimensions(ratio hauteur/largeur), ces véhicules doivent s'incliner en virage pour rester stable en compensant l'effet de l'accélération latérale. Cette inclinaison doit dans certains cas être automatique : elle peut être réalisée à l'aide d'un couple d'inclinaison généré par un actionneur dédié (système DTC), soit encore en modulant l'angle de braquage des roues (Système STC). Nous avons proposé dans ce mémoire une méthodologie de synthèse d'un régulateur structuré minimisant la norme H2 d'un problème bien posé au bénéfice d'une régulation optimisée de l'accélération latérale, considérant tour à tour les systèmes DTC et STC. Les régulateurs proposés sont paramétrés par la vitesse longitudinale et s'avèrent performants et robustes, et les moyens de réglages proposés permettent d'étudier l'intérêt relatif d'une solution DTC pure ou mixte DTC/STC, permettant de supporter les développements futurs sur le sujet. L'originalité des solutions proposées en regard des études rencontrées dans la littérature porte en particulier sur le fait de choisir de réguler directement l'accélération latérale perçue (plutôt que l'angle d'inclinaison), en anticipant la prise de virage par la prise en compte des angles et vitesse de braquage. L'optimisation de la régulation permet de réduire de manière importante le couple d'inclinaison requis, et l'accélération latérale subie par les passagers est faible. Tous les développements proposés s'appuient naturellement en amont sur un travail de modélisation (recherche du modèle juste nécessaire), et de bibliographie conséquent. Le modèle retenu comprend 5 degrés de libertés. Nous avons démontré qu'il possédait la propriété intéressante d'être plat, et avons utilisé cette propriété pour ouvrir des perspectives relatives à la conception d'un régulateur non-linéaire robuste, susceptible apriori d'accroître les performances dans le cas de " grands mouvements ". Au contraire de ce qui existe dans la littérature,le régulateur multivariable conçu pour le système SDTC permet le contrôle coordonné des actions sur les systèmes STC et DTC.
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Sève, Florian. "Commande robuste pour une classe de systèmes non linéaires à paramètres variants : application aux projectiles guidés." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0281.
Abstract:
Ce mémoire de thèse traite du développement des dynamiques et des lois de commande de vol d’un projectile d’artillerie gyrostabilisé guidé par une tête découplée. Un modèle non linéaire du projectile est proposé, et sert à calculer un modèle linéarisé de la dynamique de roulis du nez et un modèle q-LPV des chaînes de tangage et de lacet à paramètres fortement variants. Les incertitudes de modélisation sont prises en compte pour concevoir l’autopilote. Des propriétés importantes des projectiles gyrostabilisés, qui sont liées au couplage dynamique tangage/lacet, aux modes internes et à la stabilité, sont mises en valeur grâce au modèle q-LPV. En vue de l’utiliser pour calculer une loi de commande, la dimension de son vecteur des paramètres est réduite et la position des capteurs intégrés dans le nez est considérée. Un seul correcteur linéaire est suffisant pour la dynamique de l’angle de roulis du nez alors qu’une stratégie systématique de commande par séquencement de gains basée sur une linéarisation est élaborée séparément pour générer un correcteur séquencé des facteurs de charge de tangage et de lacet. Des structures de commande fixées d’ordre réduit sont conçues en appliquant la même approche de synthèse linéaire H∞ par façonnage de gain de boucle pour les axes de roulis et de tangage/lacet. De très bonnes propriétés de performance et de robustesse en boucle fermée, comparables à celles fournies par des correcteurs d’ordre plein, sont obtenues. Finalement, l’efficacité de l’autopilote augmenté d’une loi de guidage par navigation proportionnelle pure est vérifiée via de nombreuses simulations non linéaires de trajectoires. Ces dernières correspondent à des scénarios de vol nominaux d’interception de cibles balistiques, non balistiques immobiles, ou manœuvrantes, ainsi qu’à des scénarios considérant des perturbations sur les conditions de tir ou sur les dynamiques du projectile guidéThis thesis addresses the development of the flight dynamics and control laws for an artillery spin-stabilized projectile equipped with a decoupled guidance nose. A projectile nonlinear model is discussed, and it is used for computing a linearized model of the nose roll dynamics along with a q-LPV model of the highly parameter-varying pitch/yaw-dynamics. Modeling uncertainty is taken into account for autopilot design. Important properties specific to spin-stabilized projectiles, which are relevant to pitch/yaw-channel cross-coupling, internal modes and stability, are highlighted using the q-LPV model. In order to use the latter for calculating a control law, the dimension of its parameter vector is reduced and the position of the nose-embedded sensors is considered. A single linear controller is sufficient for the nose roll angle dynamics whereas a systematic linearization-based gain-scheduled control strategy is separately devised to provide a pitch/yaw-axis load factor gain-scheduled controller. Controllers of reduced-order fixed structures are computed by applying the same H∞ linear design loop-shaping approach for the roll and pitch/yaw-axes. Very good closed-loop performance and robustness properties, which are similar to those provided by full order controllers, are obtained. Finally, the effectiveness of the autopilot augmented by a pure proportional navigation guidance law is verified through a variety of nonlinear trajectory simulations. The latter correspond to nominal flight scenarios with ballistic, non-ballistic stationary, and maneuvering interception points, and to scenarios with perturbed launch conditions or guided projectile dynamics
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COVILLE, ARNAUD. "Approches de la commande robuste par positivite dans le cadre h-infini : application a la stabilisation de structures flexibles." Paris 6, 1992. http://www.theses.fr/1992PA066100.
Abstract:
Cette these porte sur la commande robuste des systemes lineaires comportant des flexibilites. La robustesse est entendue comme la capacite de la commande a conserver certaines proprietes pour un ensemble predefini de modeles lineaires. Les systemes reels sont alors decrits a l'aide d'un ensemble de modeles, nomme ensemble modele. Les deux types de description par des modeles lineaires sont investigues: l'approche dans l'espace d'etat et l'approche frequentielle. On s'interesse dans l'espace d'etat aux ensembles modele definis a partir d'un modele nominal et d'incertitudes diagonales. Des conditions de stabilite ainsi que des methodes de synthese de correction pour de tels ensembles modele sont etablies dans la premiere partie du travail. Un exemple de commande de bras flexible illustre les avantages et inconvenients de la methode proposee. Dans une deuxieme partie, les ensembles modele consideres sont definis dans l'espace des fonctions de transfert a partir de la norme h-infini. Le theoreme du petit gain et les techniques de synthese de commande en decoulant sont presentees. Apres une analyse de la structure particuliere des ensembles modele decrivant les structures flexibles, nous avons propose une nouvelle methode de synthese de correcteur utilisant le concept de positivite. Cette methode permet de calculer un correcteur robuste en ameliorant substantiellement les performances. Une application industrielle de la methode proposee est ensuite exposee montrant son interet pratique
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Sève, Florian. "Commande robuste pour une classe de systèmes non linéaires à paramètres variants : application aux projectiles guidés." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0281.
Abstract:
Ce mémoire de thèse traite du développement des dynamiques et des lois de commande de vol d’un projectile d’artillerie gyrostabilisé guidé par une tête découplée. Un modèle non linéaire du projectile est proposé, et sert à calculer un modèle linéarisé de la dynamique de roulis du nez et un modèle q-LPV des chaînes de tangage et de lacet à paramètres fortement variants. Les incertitudes de modélisation sont prises en compte pour concevoir l’autopilote. Des propriétés importantes des projectiles gyrostabilisés, qui sont liées au couplage dynamique tangage/lacet, aux modes internes et à la stabilité, sont mises en valeur grâce au modèle q-LPV. En vue de l’utiliser pour calculer une loi de commande, la dimension de son vecteur des paramètres est réduite et la position des capteurs intégrés dans le nez est considérée. Un seul correcteur linéaire est suffisant pour la dynamique de l’angle de roulis du nez alors qu’une stratégie systématique de commande par séquencement de gains basée sur une linéarisation est élaborée séparément pour générer un correcteur séquencé des facteurs de charge de tangage et de lacet. Des structures de commande fixées d’ordre réduit sont conçues en appliquant la même approche de synthèse linéaire H∞ par façonnage de gain de boucle pour les axes de roulis et de tangage/lacet. De très bonnes propriétés de performance et de robustesse en boucle fermée, comparables à celles fournies par des correcteurs d’ordre plein, sont obtenues. Finalement, l’efficacité de l’autopilote augmenté d’une loi de guidage par navigation proportionnelle pure est vérifiée via de nombreuses simulations non linéaires de trajectoires. Ces dernières correspondent à des scénarios de vol nominaux d’interception de cibles balistiques, non balistiques immobiles, ou manœuvrantes, ainsi qu’à des scénarios considérant des perturbations sur les conditions de tir ou sur les dynamiques du projectile guidéThis thesis addresses the development of the flight dynamics and control laws for an artillery spin-stabilized projectile equipped with a decoupled guidance nose. A projectile nonlinear model is discussed, and it is used for computing a linearized model of the nose roll dynamics along with a q-LPV model of the highly parameter-varying pitch/yaw-dynamics. Modeling uncertainty is taken into account for autopilot design. Important properties specific to spin-stabilized projectiles, which are relevant to pitch/yaw-channel cross-coupling, internal modes and stability, are highlighted using the q-LPV model. In order to use the latter for calculating a control law, the dimension of its parameter vector is reduced and the position of the nose-embedded sensors is considered. A single linear controller is sufficient for the nose roll angle dynamics whereas a systematic linearization-based gain-scheduled control strategy is separately devised to provide a pitch/yaw-axis load factor gain-scheduled controller. Controllers of reduced-order fixed structures are computed by applying the same H∞ linear design loop-shaping approach for the roll and pitch/yaw-axes. Very good closed-loop performance and robustness properties, which are similar to those provided by full order controllers, are obtained. Finally, the effectiveness of the autopilot augmented by a pure proportional navigation guidance law is verified through a variety of nonlinear trajectory simulations. The latter correspond to nominal flight scenarios with ballistic, non-ballistic stationary, and maneuvering interception points, and to scenarios with perturbed launch conditions or guided projectile dynamics
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Kim, Yong Kyu. "Analyse de robustesse et ses applications sur l'optimisation H-infini d'un système électromécanique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL070N.
Abstract:
Cette étude porte sur l'application pour un système électromécanique, du théorème de l'optimisation H-infini sous l'incertitude non-structurée du procédé. L’objet principal de cette étude consiste à synthétiser l'optimisation H-infini et à analyser le système régulé par la conception du problème de robustesse ; particulièrement, par la condition nécessaire et suffisante de performance robuste en cas d'incertitude multiplicative non-structurée. On développe une procédure pour ajuster les pondérations fréquentielles au cahier des charges précisant les performances désirées et pour satisfaire de manière directe les conditions de stabilité et de performance robustes. Diverses simulations ont été réalisées sur un mécanisme expérimental construit par le CRAN (Centre de Recherche en Automatique de Nancy) ; le but de la manipulation est de commander la vitesse en charge et d'assurer des performances raisonnables.
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Hernandez, Lopezomoza Mario Andres. "Cadre de travail généralisé de compensation non-linéaire robuste : application à la rentrée atmosphérique." Thesis, Toulouse, ISAE, 2012. http://www.theses.fr/2012ESAE0022/document.
Abstract:
Ce travail de thèse est consacré à l'extension de l'Inversion Dynamique non-linéaire (NDI-Nonlinear Dynamic Inversion) pour un ensemble plus grand de systèmes non-linéaires, tout en garantissant des conditions de stabilité suffisantes. La NDI a été étudiée dans le cas de diverses applications, y compris en aéronautique et en aérospatiale. Elle permet de calculer des lois de contrôle capables de linéariser et de découpler un modèle non-linéaire à tout point de fonctionnement de son enveloppe d'état. Cependant cette méthode est intrinsèquement non-robuste aux erreurs de modélisation et aux saturations en entrée. En outre, dans un contexte non-linéaire, l'obtention d'une garantie quantifiable du domaine de stabilité atteint reste à l'heure actuelle complexe. Contrairement aux approches classiques de la NDI, notre méthodologie peut être considérée comme un cadre de compensation non-linéaire généralisé qui permet d'intégrer les incertitudes et les saturations en entrée dans le processus de conception. En utilisant des stratégies de contrôle antiwindup, la loi de pilotage peut être calculée grâce à un simple processus en deux phases. Dans ce cadre de travail généralisé des transformations linéaires fractionnaires (LFT - Linear Fractional Transformations) de la boucle fermée non-linéaire peuvent être facilement déduites pour l'analyse de la stabilité robuste en utilisant des outils standards pour de systèmes linéaires. La méthode proposée est testée pour le pilotage d'un véhicule de rentrée atmosphérique de type aile delta lors de ses phases hypersonique, transsonique et subsonique. Pour cette thèse, un simulateur du vol incluant divers facteurs externes ainsi que des erreurs de modélisation a été développé dans SimulinkThis thesis work is devoted to extending Nonlinear Dynamic Inversion (NDI) for a large scale of nonlinear systems while guaranteeing sufficient stability conditions. NDI has been studied in a wide range of applications, including aeronautics and aerospace. It allows to compute nonlinear control laws able to decouple and linearize a model at any operating point of its state envelope. However, this method is inherently non-robust to modelling errors and input saturations. Moreover, obtaining a quantifiable guarantee of the attained stability domain in a nonlinear control context is not a very straightforward task. Unlike standard NDI approaches, our methodology can be viewed as a generalized nonlinear compensation framework which allows to incorporate uncertainties and input saturations in the design process. Paralleling anti-windup strategies, the controller can be computed through a single multichannel optimization problem or through a simple two-step process. Within this framework, linear fractional transformations of the nonlinear closed-loop can be easily derived for robust stability analysis using standard tools for linear systems. The proposed method is tested for the flight control of a delta wing type reentry vehicle at hypersonic, transonic and subsonic phases of the atmospheric reentry. For this thesis work, a Flight Mechanics simulator including diverse external factors and modelling errors was developed in Simulink
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Perez, Gonzalez Jose Alvaro. "Commande robuste structurée : application au co-design mécanique / contrôle d’attitude d’un satellite flexible." Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0026/document.
Abstract:
Dans cette étude de thèse, le problème du co-design mécanique/contrôle d’attitude avec méthodesde la commande robuste structurée est considéré. Le problème est abordé en développant une techniquepour la modélisation de systèmes flexibles multi-corps, appelé modèle Two-Input Two-Output Port (TITOP).En utilisant des modèles d’éléments finis comme données d’entrée, ce cadre général permet de déterminer, souscertaines hypothèses, un modèle linéaire d’un système de corps flexibles enchaînés. De plus, cette modélisationTITOP permet de considérer des variations paramétriques dans le système, une caractéristique nécessaire pourréaliser des études de co-design contrôle/structure. La technique de modélisation TITOP est aussi étenduepour la prise en compte des actionneurs piézoélectriques et des joints pivots qui peuvent apparaître dans lessous-structures. Différentes stratégies de contrôle des modes rigides et flexibles sont étudiées avec les modèles obtenus afin de trouver la meilleure architecture de contrôle pour la réjection des perturbations basse fréquence etl’amortissement des vibrations. En exploitant les propriétés d’outils de synthèse H1 structurée, la mise enoeuvre d’un schéma de co-design est expliquée, en considérant les spécifications du système (bande passantedu système et amortissement des modes) sous forme de contraintes H1. L’étude d’un tel co-design contrôled’attitude/mécanique d’un satellite flexible est illustré en utilisant toutes les techniques développées, optimisantsimultanément une loi de contrôle optimisée et certains paramètres structurauxIn this PhD thesis, the integrated control/structure design of a large flexible spacecraft isaddressed using structured H1 synthesis. The problem is endeavored by developing a modeling technique forflexible multibody systems, called the Two Input Two Output Port (TITOP) model. This general frameworkallows the assembly of a flexible multibody system in chain-like or star-like structure, using finite elementmodels as input data. Additionally, the TITOP modeling technique allows the consideration of parametricvariations inside the system, a necessary characteristic in order to perform integrated control/structure design. In contrast to another widely used method, the assumed modes method, the TITOP modelling technique is robust against changes in the boundary conditions which link the flexible bodies. Furthermore, the TITOP modeling technique can be used as an accurate approximation even when kinematic nonlinearities can be large. The TITOP modeling technique is extended to the modeling of piezoelectric actuators and sensors for the control of flexible structures and revolute joints. Different control strategies, either for controlling rigid body and flexible body motion, are tested with the developed models for obtaining the best controller’s architecture in terms of perturbation rejection and vibration damping. The implementation of the integrated control/structure design in the structured H1 scheme is developed considering the different system’s specifications, such as system’s bandwidth or modes damping, in the form of H1 weighting functions. The integrated attitude control/structure design of a flexiblesatellite is performed using all the developed techniques and the optimization of the control law and severalstructural parameters is achieved
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Halabi, Souheil. "Filtrage robuste pour les systèmes stochastiques incertains." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011344.
Abstract:
Ce mémoire aborde la synthèse de filtres H-infine d'ordre plein et d'ordre réduit pour les systèmes stochastiques à temps continu avec bruits multiplicatifs. Les bruits considérés dans l'équation d'état et dans l'équation de mesures sont des processus de Wiener.Les systèmes stochastiques étudiés dans ce mémoire sont écrits sous la forme d'une équation différentielle stochastique au sens d'Itô dans lesquels la dérive et la diffusion sont linéaires ou bilinéaires. Les systèmes avec plusieurs bruits multiplicatifs et les systèmes dont les mesures sont affectées par des bruits multiplicatifs sont également traités dans ce mémoire. La conception d'une commande H-infine basée sur un observateur d'ordre réduit pour les systèmes stochastiques incertains est étudiée.
Le critère de performance considéré est le critère H-infine du signal de perturbation vers le signal d'erreur d'estimation. La stabilité retenue pour ces systèmes stochastiques dans ce travail est la stabilité exponentielle en moyenne quadratique.
La méthode utilisée pour trouver les matrices des filtres est basée sur l'utilisation de la théorie de Lyapunov pour les équations différentielles stochastiques, la formule d'Itô et sur la résolution des Inégalités Matricielles Affines couplées à des contraintes bilinéaires qui assurent la stabilité et la performance.
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Bompart, Vincent. "Optimisation non lisse pour la commande des systèmes de l'aéronautique." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/76/.
Abstract:
Les techniques modernes de synthèse pour la commande en boucle fermée des systèmes dynamiques linéaires reposent sur la résolution d'équations matricielles (Lyapunov, Riccati) ou de problèmes d'optimisation sous contraintes d'inégalités matricielles (LMI, BMI). La mise en œuvre de ces techniques est rendue difficile, voire impossible, par la présence de variables auxiliaires (dites variables de Lyapunov), dont le nombre croît avec le carré de l'ordre du système à commander. En outre, elles sont difficilement exploitables lorsque la loi de commande recherchée est statique ou d'ordre réduit, ou encore lorsqu'une structure particulière est imposée au correcteur, autant de contraintes pourtant fréquentes dans les applications. Afin de résoudre efficacement de tels problèmes, la démarche originale adoptée dans cette thèse consiste à les formuler dans le cadre théorique et général de la programmation non linéaire, non convexe, et plus spécifiquement ici, non lisse. Les problèmes de stabilisation, de synthèse H-infini, ou de satisfaction de contraintes temporelles se posent naturellement avec ce formalisme et sont étudiés dans la thèse. Une première approche exploitant la description exhaustive du sous-différentiel de Clarke est présentée, puis mise en œuvre pour chacun de ces trois problèmes. L'accent est porté sur son efficacité numérique et sa flexibilité, à travers un large choix d'applications en synthèse structurée ou d'ordre fixé. Une seconde approche, développée spécifiquement pour la synthèse H-infini, s'appuie sur une reformulation locale lisse du problème, résolue par programmation quadratique successive (SQP). Sa convergence plus rapide est illustrée sur des problèmes de commande par retour de sortie statiqueModern controller design methods for linear dynamical systems are based on solving matrix equations (Lyapunov, Riccati) or on optimization programs with matrix inequality constraints (LMI, BMI). The execution times of these techniques are often prohibitive, because of auxiliary variables (called Lyapunov variables), whose number grows quadratically with the plant order. Furthermore, they lead to analytical and computational difficulties when the sought controller is static, reduced-order, or when it is finely structured, although such constraints very often arise in a realistic setting. In order to solve such challenging problems efficiently, the approach adopted in this thesis consists in formulating them in the theoretical and general framework of nonlinear, nonconvex, and more specifically here, nonsmooth programming. The problems of closed-loop stabilization, H-infinity synthesis, or satisfaction of time-domain constraints arise naturally in this formalism and are studied in this thesis. Firstly, we propose a nonsmooth descent algorithm which exploits an exhaustive description of the Clarke subdifferential. It is applied to each of these three fundamental control problems. Its numerical efficiency and versatility are stressed through a vast array of applications in structured or fixed-order controller synthesis. A second approach, specifically developed for H-infinity synthesis, is based on a smooth local reformulation of the problem and solved with the sequential quadratic programming (SQP) algorithm. Its faster convergence is illustrated with static output feedback control examples
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Do, Manh Hung. "Synthèse robuste d'observateurs pour systèmes singuliers linéaires à paramètres variants." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT053.
Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de l'estimation d'état et des défauts des systèmes dynamiques Linéaires à Paramètres Variants (LPV). La thèse s'attache à considérer deux classes de systèmes : les systèmes réguliers et les systèmes singuliers. Les estimateurs proposés sont synthétisés pour être robustes aux incertitudes paramétriques, aux perturbations présentes sur l'équation d'état et de sortie, aux bruits de mesures, aux non-linéarités Lipchitziennes et aux retards. Les contributions majeures de ses travaux sont respectivement : la conception simultanée d'un régulateur et d'un observateur pour un système LPV incertain avec l'atténuation des perturbations par modelage fréquentielle des sorties, la conception d'observateurs pour l'estimation des défaillances/dégradations avec découplage partiel des entrées inconnues, la synthèse H∞ et H2 d'observateurs réguliers pour les systèmes singuliers avec entrée Lipchitzienne, et la synthèse H∞ d'un observateur régulier pour un système LPV à retards. La qualité des estimations est validée avec des données de terrain (plateforme INOVE) et des exemples numériquesThis Thesis is focused on the study of state and fault estimation in Linear Parameter-Varying (LPV) systems. The Thesis considers two classes of systems: non-singular and singular systems. In specific, the proposed observers are synthesized to be robust against parametric uncertainties, input and output disturbances, measurement noise, Lipschitz nonlinearities, and time delays. The major contributions of this research are respectively: an integrated observer-controller design for uncertain LPV systems with a new methodology of disturbance attenuation called output frequency-shaping filter; the design and the development of unknown input (UI) observers for fault estimation under the existence of partially decoupled UIs; the synthesis of H∞ and H2 observers for the singular system with Lipschitz nonlinearity; and a H∞ observer design for time-delay LPV system. Finally, the performance of the proposed methods is justified by laboratory experiments with INOVE platform and numerical examples
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As'ad, Kamel. "Élaboration d'une stratégie de commande h-infini à plusieurs degrés de liberté : poursuite et rejet de perturbations." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10033.
Abstract:
Dans ce mémoire, nous présentons des stratégies de commande robuste par l'approche des techniques d'optimisation h-infini, en se basant sur des correcteurs à plusieurs degrés de liberté et sur des observateurs à entrées inconnues déterminés dans le domaine fréquentiel. Le but est d'élaborer des lois de commande garantissant une stabilité robuste et des performances (rejet de perturbations, poursuite, large bande passante, minimisation de la commande) en présence d'incertitudes non structurelles et de perturbations non mesurables. L'approche fréquentielle utilisée s'appuie sur les normes h-infini et sur les factorisations des matrices rationnelles. Le chapitre II rappelle les concepts fondamentaux de la commande h-infini, la formulation du problème d'approximation h-infini et les techniques existantes pour le résoudre. Dans le chapitre III, nous développons des correcteurs à plusieurs degrés de liberté stabilisant le système en boucle fermé, tout en garantissant, au sens des h-infinis, des performances robustes. Le quatrième chapitre de la thèse est centré sur l'élaboration, dans le domaine fréquentiel, d'un correcteur h-infini basé sur un observateur à entrées inconnues, afin d'assurer la stabilité interne du système bouclé, le rejet de perturbations, l'atténuation des bruits de mesures et une bonne poursuite des références. Enfin, dans le cinquième chapitre, les lois élaborées dans le domaine continu sont discrétisées afin de réaliser une commande par calculateur
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Vincent, Sébastien. "Étude de la complémentarité d'actionneurs pour la commande active des structures flexibles." Toulouse, ENSAE, 1996. http://www.theses.fr/1996ESAE0002.
Abstract:
La commande active des structures flexibles est la compensation des vibrations mécaniques à l'aide d'actionnaues qui peuvent être à forte ou à faible autorité, En fonction de la nature du dispositif envisagé. On étudie ici la complémentarité des deux types d'actionneurs, que l'on réunit au sein d'un même dispositif: un manipulateur flexible à un degré de liberté, piloté par un moteur électrique, dont le bras souple est une poutre treillis activable par intégration de translateurs piezo-électriques. La mise au point de ce support passe par les phases de modélisation et de dimensionnement de la structure, puis par celle du positionnement optimal des actionneurs dans la poutre. Une dépendance forte entre la répartition optimale, les performances de l'actionneur à forte autorité et l'autorité des translateurs eux-mêmes est mise en évidence, et une méthode permettant d'utiliser au mieux toute l'énergie de commande disponible est proposée. L'identification du dispositif montre que l'écart entre représentation et système physique est important, et qu'une approche de commande robuste est nécessaire. A l'aide de synthèses Hinfini/MU de complexité croissante, deux aspects de la complémentarité d'actionneurs sont présentés. Le premier traite de la complémentarité au voisinage d'une position de consigne, lorsque l'action à forte autorité devient inadaptée ou perturbatrice, et ou les translateurs assurent seuls la réjection des perturbations. Le second concerne la complémentarité au cours des déplacements, lorsque les actionneurs à faible et à forte autorité participent ensemble à la commande des fléxibilités. Il est ainsi montré qu'une action répartie complémentaire, même de faible importance, permet à la fois d'améliorer la qualité de la réjection des perturbations et les performances basse fréquence du manipulateur (meilleur temps de réponse).
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Lescher, Fabien. "Commande LPV d'une éolienne à vitesse variable pour l'optimisation énergetique et la réduction de la fatigue mécanique." Ecole Centrale de Lille, 2006. http://www.theses.fr/2006ECLI0011.
Abstract:
Pour continuer à se développer au rythme actuel, l'énergie éolienne se doit d'être moins chère. L'amélioration de ses algorithmes de commande est considérée comme un moyen prometteur permettant de réduire le coût de l'énergie produite par une éolienne à vitesse variable et à régulation pitch. En effet, ses lois de commande visent à la fois à optimiser la conversion de l'énergie et à réduire les charges dynamiques responsables de la fatigue mécanique subie par la structure de l'éolienne. Le fonctionnement d'une éolienne à vitesse variable se décompose en trois zones de fonctionnement, suivant la vitesse du vent traversant son rotor, et pour lesquelles les objectifs de commande sont différents. Ainsi, trois contrôleurs LPV commutant sont conçus de manière à garantir au système la stabilité, un certain niveau de performance H2 et Hinf et de robustesse vis à vis des incertitudes de modélisation sur la totalité de la zone de fonctionnement. Les paramètres des contrôleurs sont calculés par une procédure d'optimisation convexe du problème de commande formulé par des LMIs, et à partir d'une description LPV du comportement du système représentant ses non-linéarités et les flexibilités des principaux composants de sa structure mécanique (pales, arbre et mat). Un compensateur anti-windup LPV est aussi synthétisé de manière à assurer un niveau de performance lors de la saturation en vitesse de l'actionneur pitch causée par une rafale de vent. Les résultats des simulations effectuées sur un modèle d'éolienne de 400kW, montrent que le système de commande conçu permet d'améliorer sensiblement les performances du système, particulièrement en terme de réduction de la fatigue mécaniqueIn order to permit wind energy to keep its current development, efforts must be done to decrease its cost. Control algorithms enhancement is considered as a promising way to reduce the cost of the energy generated by a variable speed, pitch regulated wind turbine. Indeed, control laws aim at optimizing energy conversion and at reducing dynamic loads inducing the mechanical fatigue affecting the plant structure. Variable speed turbine operation is divided into three operating areas, depending on the wind speed crossing the plant rotor, and for which control objectives are different. Hence, three switching LPV controllers are designed in order to ensure stability, some H2 and Hinf performance levels and robustness levels to parametric uncertainties, for the entire operating area of the system. Controllers parameters are calculated by a convex optimization process of the control problem formulated by LMIs, and from a LPV decription of the system behavior representing system non-linearities and flexibilities of the main components of the mechanical structure (blades, shaft, tower). A LPV anti-windup compensator is also designed in order to ensure some performance level during the rate saturation of the pitch actuator caused by a wind gust. Results of the simulations realized with a 400kW wind turbine model show that the designed control system permits to sensibly improve system performances, especially in term of the mechanical fatigue affecting the plant structure
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VALENTIN, CHARBONNEL CATHERINE. "Commande robuste avec contrainte d'ordre, par la norme h-infini et le formalisme lmi - application au controle d'attitude d'un satellite d'observation de la terre." Paris 11, 1998. http://www.theses.fr/1998PA112268.
Abstract:
Cette these se situe dans le cadre de la commande avec contrainte d'ordre de systemes decrits par des modeles presentant de fortes incertitudes. Elle a pour application principale le controle d'attitude d'une plate-forme d'observation de la terre de type spot. Sur le plan theorique, nous avons propose une vision unifiee des syntheses h-infini standard et par factorisations premieres, sans et avec contrainte d'ordre, basee sur le formalisme des inegalites matricielles. Nous avons vu en particulier que plusieurs heuristiques permettent d'aborder efficacement le probleme de synthese h-infini avec contrainte d'ordre, rendant ainsi caduque la correlation entre l'ordre du modele standard et l'ordre du correcteur. Pour obtenir des correcteurs d'ordre raisonnable, nous nous sommes egalement interesses aux principales methodes de reduction de modele, qui sont analysees et developpees a la lumiere des inegalites matricielles. L'analyse de robustesse en stabilite est ensuite abordee dans le cadre de la mu-analyse, avec puis sans echantillonnage en frequence. Apres avoir illustre certains points particuliers sur deux exemples non triviaux (bras manipulateur flexible et pilote automatique de missile), les resultats presentes sont appliques au controle d'attitude en mode pointage fin du satellite spot 5. Les lois de commande ont ete obtenues par synthese h-infini par factorisations premieres avec contrainte d'ordre, en utilisant l'algorithme de complementarite conique. Nous montrons que la methode adapte l'ordre du correcteur a la complexite du probleme, et que cet ordre est inferieur a celui obtenu par la plus performante des methodes de reduction a posteriori. Des analyses de robustesses ont permis de conclure a la stabilite du controle vis-a-vis d'incertitudes sur les frequences propres du generateur solaire, ainsi que par rapport a sa rotation au cours d'une orbite. Les lois de commande proposees ont ete validees sur le simulateur du cnes.