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Thèse soutenue

Conception de lois de commande robustes et performantes pour le pilotage automatique d'avions civils : application au cas de l'avion souple

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Auteur / Autrice : Tania Livet
Direction : Jean-François Magni
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Automatique
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Toulouse, ENSAE

Résumé

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L'objectif de cette thèse est de considérer différents problèmes que peut rencontrer le concepteur de lois de pilotage automatique, pour essayer d'automatiser sa démarche en fonction des contraintes industrielles. Cette philosophie nous conduit à considérer deux types de probèmes : ceux liés à la performance des lois, puis ceux liés à la robustesse du système vis à vis d'incertitudes sur certains paramètres du modèle avion, ou vis à vis de modes structuraux basses fréquences pouvant conduire à une instabilité. Après avoir établi un modèle mathématique réaliste du comportement de l'avion, nous présentons tout d'abord des méthodologies permettant d'obtenir de bonnes performances par le biais de précommandes statiques et/ou dynamiques de manière à conserver des gains d'asservissement faibles pour ne pas amplifier les bruits de mesures ou exciter les modes structuraux. L'application de ces méthodes sur un avion de type long courrier nous a permis de valider chacune des précommandes développées sur différentes structures de lois de pilotage. La dernière méthodologie développée dans le cadre de l'amélioration des performances concerne le calcul d'un correcteur statique de retour de sortie avec contraintes sur les gains. Nous nous sommes ensuite intéressés au problème de la robustesse des lois de commande d'un pilote automatique. Dans ce cadre, les différents objectifs que nous nous étions fixés ont été atteints. Dans le cas de l'"avion rigide", ces obectifs concernaient l'amélioration de la robustesse du système vis à vis d'incertitudes paramétriques du type incertitudes sur les retards ou sur les efficacités de gouvernes, et dans le cadre de l'avion souple, les objectifs étaient : la modélisation de l'avion souple adapté au couplage avec le modèle rigide de l'avion, par les sorties mesurées ; le développement de nouvelles techniques de commande permettant de synthétiser des lois de pilotage sans avoir recours au filtrage ; l'application de ces techniques à la conception d'un pilote automatique du type A340-300 sans filtrage structural ; la validation de ces techniques à travers les différentes étapes d'analyse précédant les essais en vol. Ces travaux ont mis en évidence la limitation des techniques de commande dites modales pour de tels problèmes. Deux algorithmes permettant la prise en compte de ces problèmes ont été proposés : l'algorithme de migration de pôles, la commande mixte LQ-comande modale. Ces deux méthodes ont fourni les résultats escomptés en terme de performance, mais seul l'algorithme de migration de pôles a donné entière satisfaction concernant la synthèse sans filtrage d'un pilote automatique type long courrier, lors des différentes étapes de validation de la loi.