Thèse soutenue

Contrôle non linéaire et guidage visuel de véhicules sous-marins
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Auteur / Autrice : Lam Hung Nguyen
Direction : Tarek Hamel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Automatique et traitement du signal et des images
Date : Soutenance le 28/11/2019
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Informatique, signaux et systèmes (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Jury : Président / Présidente : Pascal Morin
Examinateurs / Examinatrices : Tarek Hamel, Pascal Morin, Carlos Silvestre, Minh Duc Hua, Vincent Creuze, Guillaume Allibert, Alain Fidani, Yann Le Page
Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Morin, Carlos Silvestre

Résumé

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Les récents progrès technologiques ont suscité un intérêt croissant pour les applications robotiques sous-marines. Historiquement, les contraintes liées à la charge utile ont fortement limité le développement des véhicules sous-marins à modèle réduit. Ils sont petits, leur dynamique est très non linéaire, soumis à des effets hydrodynamiques complexes et imprécis et à des perturbations proportionnables aux actions de contrôle. Par conséquent, ils constituent un terrain d'essai idéal pour les techniques de contrôle non-linéaire sophistiquées. Les techniques de contrôle classiques appliquées à ces véhicules semblent inadéquates pour faire face à leur dynamique hautement non-linéaire, aux incertitudes des modèles et aux perturbations externes. Une autre question clé qui se pose est la difficulté de la navigation dans des environnements encombrés et à proximité d'obstacles sans positionnement précis par rapport à l'environnement et sans mesure de vitesse. Dans la présente thèse, deux sujets de recherche ont été considérés: 1) Deux nouveaux schémas de contrôle par asservissement visuel dynamique (sans mesure de la vitesse linéaire) pour les véhicules sous-marins complètement actionnés ont été proposés. Ces deux contrôleurs ont été développés pour deux configurations différentes de la caméra : pointant vers le bas et vers l'avant. La principale contribution ici est de s’en passer du coûteux capteur de vitesse (DVL) utilisé pour mesurer la vitesse linéaire. Les performances des deux algorithmes de contrôle ont été validées par des simulations et via des essais pratiques dans un environnement très difficile. La plateforme expérimentale ainsi que le logiciel de développement a été conçue sur la période la thèse. 2) Nous avons proposé un nouvel algorithme de poursuite de trajectoire pour une classe de véhicules sous-déclenchés ayant une forme axisymétrique allongée. La méthode proposée utilise un nouveau modèle dynamique non linéaire du véhicule et exploite la symétrie du véhicule pour la synthèse de la conception des commandes. La performance de la loi de contrôle élaborée et sa robustesse ont été validées via des simulations en utilisant un modèle réaliste d'un véhicule sous-marin.