Commande de systèmes autonomes sur réseau

par Ricardo FalcóN Prado

Projet de thèse en Automatique

Sous la direction de Antonio Loría.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec L2S - Laboratoire des signaux et systèmes (laboratoire) , Systèmes (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Dans les années 1990 on a connu un essor de la recherche sur la commande de systèmes mécaniques dits « mobiles » alliant ainsi des résultats mathématiques pointus sur les systèmes non-holonomes à la construction de prototypes de robots mobiles de plusieurs sortes. Pendant cette décennie et quelque peu la suivante, de nombreux résultats ont été publiés sur les problèmes de stabilisation sur une trajectoire mais aussi sur un point (techniquement plus difficile). Actuellement, l'attention des chercheurs est portée sur la commande en formation des véhicules. Il s'agit là d'un problème qui découle du paradigme dit du consensus. C'est à dire, faire en sorte que plusieurs systèmes dynamiques convergent et se stabilisent autour d'un point d'opération commun. Dans le cas de la formation de véhicules, il s'agit de les faire avancer en groupe en suivant une trajectoire donnée. Cette trajectoire peut, par exemple, être générée par un véhicule « leader » ; dans ce cas-là les véhicules doivent atteindre une formation topologique déterminée (triangle, file, carré, etc.) et suivre la trajectoire donnée comme un seul corps. Plusieurs problèmes d'automatique se posent. Il sera souhaitable, par exemple, de garder un minimum d'interconnexions de communication entre les véhicules. Effectivement, il est connu de la théorie de graphes qu'il suffit, pour atteindre le consensus (formation), que chaque node (véhicule) communique sa position à un seul voisin. Cependant, bien que cette prémisse soit facilement démontrable pour des cas simples impliquant des systèmes linéaires, le problème est tout autre quand on s'attaque à des systèmes non-linéaires, non-commandables, tels que les systèmes non-holonomes. Un autre problème à étudier est celui des communications variantes dans le temps ; que se passe-t-il si les canaux de communication entre les véhicules A et B ou C et D sont coupés de manière aléatoire ? En outre, on peut citer le problème de topologies de communication variantes dans le temps ; c'est à dire lorsque sur certains intervalles de temps le véhicule A communique avec B et sur d'autres intervalles A communique plutôt avec C ou D. Un autre cas d'étude est celui où deux véhicules communiquent en dépendant des états respectifs, par exemple, il est raisonnable que deux agents communiquent pendant plus longtemps seulement quand ils sont plus écartés qu'une autre paire. Le problème de formation avec des interconnexions dépendantes de l'état du système est complètement ouvert.

  • Titre traduit

    Control of networked systems


  • Résumé

    Formation control of autonomous networked vehicles is a problem that arises from the so-called consensus paradigm. That is, to have multiple dynamical systems converge and stabilize around a common point of operation. In the case of the formation of vehicles, it is a matter of making them advance in group along a given trajectory. This trajectory may, for example, be generated by a 'leader' vehicle; in this case the vehicles must reach a specific topological formation (triangle, file, square, etc.) and follow the trajectory given as a single body. Several problems on automatic control arise. It will be desirable, for example, to keep a minimum of communication interconnections among the vehicles. Indeed, it is known from the theory of graphs that to reach consensus it suffices that each node (vehicle) communicates its position to a single neighbour. However, although this premise is easily demonstrated for simple cases involving linear systems, the problem is quite different when one is dealing with non-linear, non-controllable systems, such as non-holonomic systems. Another problem to be studied is that of time-varying communications; what happens if the communication channels between vehicles A and B or C and D are cut randomly? In addition, mention may be made of the problem of time-varying communication topologies; that is to say when on certain intervals of time the vehicle A communicates with B and on other intervals A communicates rather with C or D. Another case study is that where two vehicles communicate depending on the respective states, by For example, it is reasonable for two agents to communicate for a longer time only when they are more apart than another pair. The formation control problem with interconnections depending on the state of the system is completely open.