Thèse de Ayad Al Dujaili

Diagnostic et commande tolérante aux fautes pour un système de robots mobiles liés physiquement

Dans les environnements difficiles résultant de catastrophes naturelles ou d'accidents industriels, des robots mobiles peuvent être utilisés pour réduire les interventions humaines. Ces robots doivent pouvoir parcourir de longues distances, suivre des trajectoires précises, transporter des matériels et instruments, tout en étant robustes aux perturbations et aux défaillances éventuelles de leurs composants (capteurs, actionneurs). Dans cette thèse, nous considérons des systèmes composés de robots mobiles à deux roues motrices (2WD), reliés physiquement entre eux. Nous proposons des lois de commande permettant au système multi-robot de suivre une trajectoire de référence malgré la présence de défauts d'actionneurs. Différentes commandes tolérantes aux fautes (FTC : Fault Tolerant Control) sont proposées. Certaines sont des commandes dîtes passives, qui sont conçues pour être robustes à des défauts actionneurs sélectionnés, d’autres sont dîtes actives puisqu’elles intègrent un algorithme de diagnostic qui détecte, localise et estime les défauts. Plusieurs stratégies de commande tolérantes passives sont tout d’abord proposées. Dans un premier temps, plusieurs contrôleurs sont conçus, chacun permettant de compenser une combinaison spécifique de défauts d'actionneurs; un mécanisme de commutation sélectionne ensuite le contrôleur approprié. Dans un deuxième temps, une technique de synthèse de commande adaptée aux systèmes de n robots liés physiquement (n≥ 2) est présentée en transformant préalablement le modèle sous une forme canonique appelée forme chaînée. Cette transformation du modèle est utilisée pour obtenir récursivement la loi de commande cinématique. Plusieurs contrôleurs dynamiques sont alors synthétisés en tenant compte de tous les cas de défaillance possibles. A partir de ces contrôleurs dynamiques, un contrôleur approprié est sélectionné pour générer le signal de commande appliqué via un mécanisme de commutation. La synthèse d’une loi de commande adaptative est ensuite présentée. Un schéma de commande tolérante active est finalement proposé en utilisant un observateur adaptatif non linéaire pour estimer les défauts multiplicatifs et additifs d’actionneurs. L’observateur est également utilisé pour estimer les états du système, rendant ainsi les états non-mesurés disponibles pour la loi de commande. Des résultats de simulation sont présentés tout au long de la thèse pour vérifier la validité et montrer les performances des algorithmes de commande tolérante proposés.

Jury

Directeurs de thèse : COCQUEMPOT Vincent, EL BADAOUI EL NAJJAR Maan

Rapporteurs : HOBLOS Ghaleb, MARX Benoit

Examinateurs : TALJ Reine, MERZOUKI Rochdi

Thèse de l'équipe DiCOT soutenue le 19 mars 2018

Retour vers les autres thèses