Méthodes de commande avancées appliquées aux viseurs.

par Serge Hirwa

Thèse de doctorat en Automatique (STIC)

Sous la direction de Gilles Duc.

Le président du jury était Philippe Chevrel.

Le jury était composé de Jamal Daafouz, Philippe Feyel, Hugues Mounier, Guillaume Sandou.

Les rapporteurs étaient Daniel Alazard, Edouard Laroche.


  • Résumé

    La stabilisation inertielle de ligne de visée est essentiellement un problème de rejet de perturbations : il faut rendre la ligne de visée de la caméra embarquée dans le viseur insensible aux mouvements du porteur. Les méthodes de commande robuste du type H-infini sont bien adaptées à la résolution de ce type de problème, et plus particulièrement l’approche Loop-Shaping qui repose sur des concepts de réglage de l’automatique fréquentielle classique. Cependant, les correcteurs obtenus via cette approche sont généralement d’ordre élevé et donc difficilement implémentables sur le calculateur embarqué du viseur.Dans cette thèse, nous avons proposé des méthodologies de synthèse de correcteurs robustes d’ordre réduit et/ou de structure fixée. Pour cela, nos travaux ont été axés sur :- L’optimisation pour la synthèse H-infini à ordre et/ou structure fixée. Tout d’abord nous avons exploré les possibilités offertes par l’optimisation sous contraintes LMI (Linear Matrix Inequalities). Celles-ci se sont avérées limitées, bien que de nombreux algorithmes aient été proposés dans ce cadre depuis le début des années 90. Ensuite, nous avons opté pour l’optimisation non lisse. En effet des outils numériques récemment développés rendent accessible cette approche, et leur efficacité s’est avéré indéniable.- L’adaptation au cadre particulier du critère H-infini Loop-Shaping.La structure particulière de ce critère de synthèse a été exploitée afin de mieux prendre en compte les pondérations, et d’améliorer la réduction d’ordre du correcteur final. Enfin, une approche basée uniquement sur le réglage graphique d’un gabarit de gain fréquentiel en boucle ouverte est proposée. Ces différentes méthodologies sont illustrées, tout au long de la thèse, sur un viseur dont le modèle a été identifié à partir de mesures expérimentales.

  • Titre traduit

    Line of sight stabilization using advanced control techniques


  • Résumé

    Inertial line of sight stabilization is a disturbance rejection problem: the goal is to hold steady in the inertial space, the line of sight of a camera, which is carried on a mobile vehicle. H-infinity robust control techniques are well suited for this type of problem, in particular the Loop-Shaping approach which relies on classical frequency domain concepts. However, this approach results in high order controllers which are hardly implementable on the real time embedded electronic unit of the sight system.In this thesis, fixed order and fixed structure controller design methodologies are proposed. This development follows two main axis: - Fixed order H-infinity Optimization. First, fixed order controllers have been investigated through the LMI (Linear Matrix Inequalities) optimization framework. However the numerical efficiency of this approach is still limited, despite the large amount of research in this area since the 90’s. Then, we used recently developed and more efficient tools that recast the fixed order H-infinity synthesis problem as a nonsmooth optimization problem.- Adaptation to the H-infinity Loop-Shaping frameworkWe adapted the 4 block H-infinity criterion in order to include the weighting filters in the fixed order controller optimization, which enhance the final controller order reduction. Then, we proposed a fixed order controller design approach, based only on graphically tuning a target open loop frequency gain.


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