Méthodologie de synthèse de lois de commandes non-linéaires et robustes : application au suivi de trajectoire des avions de transport

par Fabien Lavergne

Thèse de doctorat en Systèmes automatiques

Sous la direction de Germain Garcia et de Sophie Tarbouriech.

Soutenue en 2005

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans le cadre de la commande non-linéaire et robuste des avions de transport. Le but de cette thèse est de coupler les propriétés de la commande non-linéaire (adaptation aux non-linéarités de l'avion, synthèse de correcteurs explicites, facilité de réglage une fois la synthèse réalisée, généricité des lois de commande obtenues) à des propriétés de robustesse indispensables à l'activité aéronautique. En effet, pour garantir la sécurité des vols tant en pilotage manuel qu'en pilotage automatique, les lois de commande doivent présenter des propriétés fortes de stabilité et de performances robustes. Après une introduction au contexte industriel et de recherche du sujet de thèse, une partie "techniques, méthodes et outils" nous permet de mettre en avant les contributions du travail de thèse dans les domaines de la commande non-linéaire robuste et de la modélisation automatique. La technique de commande non-linéaire robuste présentée, appelée commande RMI (Robust Multi-Inversion) s'appuie sur la technique désormais classique d'inversion de la dynamique, notamment étudiée à Airbus depuis quelques années (Fabrice VILLAUME, Jean DUPREZ) et qu'elle robustifie par l'adjonction d'une boucle supplémentaire d'observation. Nous présentons aussi un outil de génération automatique de modèles non-linéaires, multivariables et embarquables, ainsi que les méthodes afférentes basées sur les réseaux de neurones. Cet outil est nécessaire à l'industrialisation des lois de commandes non-linéaires basées modèles. La partie applicative de la thèse souligne ensuite les particularités du système "avion" et propose des architectures de lois de commande, des trajectoires de référence associées, et la validation avancée de l'ensemble par simulations sur simulateur certifié. Enfin, après une conclusion sur le bilan de la thèse et les perspectives envisageables, nous proposons des annexes permettant d'approfondir certains aspects de notre étude.

  • Titre traduit

    Nonlinear and robust control laws synthesis : methodology and application to the trajectory tracking of transport aircraft


  • Résumé

    The work presented in this PhD thesis report is situated within the framework of the nonlinear and robust control of transport aircrafts. The purpose of this thesis is to couple the properties of nonlinear controllers (adaptation to the aircraft nonlinearities, explicit controllers synthesis, easy and decoupled setting once the synthesis is achieved, genericity of the obtained control laws) with essential robustness properties. Indeed, to guarantee the flight safety, both in manual handling and in automatic control, the control laws have to present strong robust stability and performances properties. After an introduction to the industrial and research context, a "techniques, methods and tools" part allows us to point out the thesis contributions in the nonlinear robust control and automatic modelling domains. The nonlinear robust control technique presented, called RMI control (for "Robust Multi-Inversion") is based on the now classical Nonlinear Dynamic Inversion (NDI) technique, notably studied at Airbus for some years (Fabrice VILLAUME, Jean DUPREZ), and is robustified by adding a complementary observation loop. We also present an automatic tool creating nonlinear, multivariable and embeddable models, as well as neural networks correlated methods. This tool is mandatory for the industrialization of our model-based flight control laws. Then the applicative part of the thesis underlines the specificities of the "aircraft" system and proposes flight control laws architectures, associated reference trajectories, and the advanced validation of the whole system by simulations performed on Airbus' certified simulator. Finally, after a conclusion on the main results and perspectives linked to the thesis, we propose annexes allowing to go further into the details of certain parts of our study.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 248 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 171-178

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005TOU30248
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