Contribution à la synthèse des lois de pilotage non linéaires pour les avions de transport

par Lili Duan

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Félix Mora-Camino et de Marc de Coligny.

Soutenue en 2006

à Toulouse 2 .

mots clés

• Systèmes de commande (vol) -- Thèses et écrits académiques
• Commande non linéaire -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Le sujet de cette thèse a porté sur la synthèse de lois de pilotage devant conférer une manœuvrabilité accrue pour les avions de transport leur permettant de suivre de façon automatique des références de pilotage évolutives dans tout le domaine du vol. Ceci a conduit naturellement à aborder le problème de la synthèse de lois de pilotage à partir de techniques de la commande non linéaire telles que la commande non linéaire inverse, la commande par backstepping et la commande plate. L'application de la technique de la commande non linéaire inverse au pilotage des avions a été étudiée et illustrée par plusieurs exemples. Les conditions d'utilisation de cette technique ont été présentées, avec amélioration de la robustesse. Compte tenu des conditions restrictives de la mise en œuvre de ce type de commande, la commande par backstepping a été introduite et illustrée dans le cadre de la prise et du maintien d'une pente. La platitude différentielle de la dynamique de pilotage de l'avion a été analysée et son utilisation pour la synthèse de lois de pilotage a été étudiée. Un schéma de commande utilisant les réseaux de neurones a alors été proposé. Après un bilan, le potentiel des techniques non linéaires pour la synthèse de lois de pilotage est souligné.

Titre traduit

Advances in the design of non linear flight control laws of transportation aircraft

Résumé

The main objective of this thesis is to contribute to the design of new flight control laws providing enhanced manoeuvring capabilities to aircraft so that they are able to track evolutive trajectories in the whole flight domain. This has led to consider the use of recent non linear control law design techniques such as non linear inverse control, backstepping and differential flat control. The application of the non linear inverse control technique to aircraft attitude control has been investigated and illustrated by different examples. The applicability conditions of this techniques have been reviewed and robustifying terms have been introduced. However, taking into account the restrictive applicability conditions of this technique, the backstepping control technique has been considered and applied to flight path angle tracking. Then the differential flatness property of aircraft attitude dynamics has been introduced and its use to design flight control laws has been studied, proposing a control scheme including a neural network structure. Finally, a balance of the study is displayed and the interest for non linear control law design techniques for flight control applications is emphasized.