Modélisation, commande et simulation des lanceurs : du linéaire au non linéaire

par Gianluigi Baldesi

Thèse de doctorat en Systèmes automatiques

Sous la direction de Caroline Bérard et de Salvatore Monaco.


  • Résumé

    Après une vue d‘ensemble sur l'histoire des fusées et le nouveau lanceur européen VEGA, le problème du pilotage pendant le vol atmosphérique est abordé. Partant de la formulation la plus complexe, plusieurs hypothèses sont avancées, pas à pas, afin d‘obtenir plusieurs modèles de dynamique dans des conditions d'opération différentes. Différents effets dynamiques, tels que le jet-damping, la dynamique structurale, la linéarisation et le découplage, sont présentés, de façon exhaustive. Basés sur cette étude théorique, plusieurs modèles mathématiques (linéaire découplé, linéaire couplé et non linéaire couplés), sont dérivés pour un lanceur similaire à VEGA. En outre, un simulateur de vol haute fidélité moderne, basé sur un logiciel multi-corps (DCAP) et actuellement utilisé à l'ESA, est décrit en détails. Après les étapes de synthèse-analyse-validation utilisant le «gain-scheduling», diverses techniques avancées sont étudiées pour le pilotage d'un lanceur ayant une vitesse de roulis non négligeable par orientation de la poussée avec une tuyère orientable. La technique de commande robuste modale est ensuite étudiée, à partir de la théorie linéaire. De plus, deux lois de commande basées sur la théorie non linéaires, linéarisation par bouclage et nouvelle technique de commande suboptimale, méthode de ϑ-D, sont également analysés. Afin d'analyser le comportement de système commandé contre des incertitudes de paramètres, une linear fractional transformation (LFT) préliminaires sont dérivées «localement» autour des points d‘équilibre et «globalement» pour la toute trajectoire. Finalement, toutes les lois de commande, dérivées dans cette thèse, sont testées avec le simulateur du vol dans différentes conditions. Pour faciliter l'évaluation des différentes stratégies de commande, nous présentons ensuite une méthodologie franche basée sur deux indexes (inexactitude et consommation), qui récapitulent le comportement de système entier.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (pagination multiple [344] p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chap.

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  • Bibliothèque : Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008/2 BAL
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