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Fiche détaillée Thèses
ISAE (10/12/2010), S.TARBOURIECH (Dir.)
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Sur la commande de satellites à entrées saturantes
Josep Boada1

La théorie de la commande a évolué de façon significative dans le domaine de l'automatique non-linéaire. Cependant, les méthodes utilisées actuellement dans l'industrie aérospatiale sont le plus souvent basées sur des techniques de commande linéaire. Les spécifications, toujours plus exigeantes en termes de fiabilité et performance, imposent l'utilisation de techniques de plus en plus complexes. Ainsi, l'industrie cherche des solutions dans les nouvelles techniques de la théorie de la commande non-linéaire. En particulier, la limitation des actionneurs représente un phénomène non-linéaire commun dans la plupart des systèmes physiques. Des actionneurs saturés peuvent engendrer la dégradation de la performance, l'apparition de cycles limites ou d'états d'équilibre non désirés et même l'instabilité du système bouclé. Le but de la thèse est d'adapter et de développer les techniques de synthèse anti-windup à la commande de haute précision des axes angulaires et linéaires de satellites. Dans le domaine spatial, cet objectif se retrouve dans les missions de commande en accélération et aussi du vol en formation. Ces missions utilisent des propulseurs de haute précision où leur capacité maximale est très basse. Ces systèmes propulsifs présentent une modélisation particulière. Des fonctions de répartition adaptées à la synthèse anti-windup ont été étudiées. De plus, en tenant compte de l'état de l'art de la synthèse anti-windup, il y a un vrai besoin d'utiliser des techniques de symétrisation pour la fonction saturation. Le but principal de ce travail consiste à utiliser les techniques développées sur une application aérospatiale. A titre d'exemple, une stratégie complète est proposée afin de contrôler l'attitude et la position relative d'une mission de vol en formation.
1 :  LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
LAAS-MAC
synthèse anti-windup – saturation – optimisation convexe – LMI – fonction de répartition – aérospatiale – vol en formation – contrôle en accélération.

Satellite control with saturating inputs.
Automatic control theory has significantly evolved in the field of the non-linear control. However, the methods used in the aerospace industry lie usually on linear techniques applied to linearized models. The increasing requirements in terms of operational reliability and performance ask for the development of new control techniques more complex in order to meet the new demands. Therefore the industry is moving to the modern control theory looking for new non-linear approaches. In particular, actuators saturation represents a non-linear phenomenon common in almost all physical applications. This can then lead to performance degradation, limit cycle appearance, non-desired equilibrium conditions and even system instability. The objective of this thesis is to adapt and develop the anti-windup compensator design to the control with high precision for the angular and the linear axes of a satellite. In the aerospace application field, this situation meets with the drag-free or the formation flying missions. These missions use high precision thrusters as actuators whose capacity appears to be critically low. Moreover thrusters have a particular modelling. Allocation functions adapted to the anti-windup design are then explored. In addition considering the current state of the art of the anti-windup design, there is a strong necessity of using symmetrizing techniques for the saturation. The main objective of this work consists in applying the developed tools on an aerospace study case. As an example, a complete methodology is proposed to control a formation flying mission controlling both attitude and relative position.
anti-windup synthesis – Saturation – Convex optimization – LMI – Allocation function – Aerospace – Formation flying – Drag-free