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Theses

Nonlinear automatic control of fixed-wing aerial vehicles

Résumé : Cette thèse développe une nouvelle approche de contrôle pour les avions à échelle réduite. Les lois de commande proposées exploitent un modèle non linéaire simple mais pertinent des forces aérodynamiques appliquées à l’aéronef. Ils reposent sur une structure hiérarchique de contrôle non linéaires, et sont synthétisées sur la base d’analyse de stabilité et de convergence théoriques. Ils sont conçus pour fonctionner sur un large domaine de vol. En particulier, ils évitent les singularités associées à la paramétrisation de l'attitude et la direction de la vitesse. Dans un premier temps, le problème de stabilisation de trajectoires de référence est résolu en étendant la méthode du "thrust vectoring", utilisée pour les véhicules à voilure tournante, au cas des aéronefs à voilure fixe. Dans le cas des avions, le principal défi est de prendre en compte les forces aérodynamiques dans la conception des systèmes de commande. Afin de résoudre ce problème, le contrôle proposé est conçu et analysé sur la base du modèle de forces aérodynamique proposé. Le domaine d'utilisation de cette loi de commande est élargi et englobe les trajectoires d'équilibre (trim trajectories) qui sont classiquement utilisées dans la littérature. Cette solution est ensuite adaptée au problème de suivi de chemin, afin de concevoir des lois de guidage cinématique et de contrôle dynamique applicables à presque tout chemin 3D régulier. Les lois de contrôle proposées contiennent des termes intégraux qui robustifient le contrôle vis-à-vis de dynamiques non modélisées. Plusieurs problèmes pratiques sont adressés et les lois de commande proposées sont validées par des simulations du type "hardware-in-the-loop". Enfin, des résultats d'essais en vol illustrent la performance des lois de contrôle proposées.
Document type :
Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02025356
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Tuesday, February 19, 2019 - 4:07:06 PM
Last modification on : Tuesday, May 26, 2020 - 6:50:56 PM
Document(s) archivé(s) le : Monday, May 20, 2019 - 5:16:32 PM

File

2018AZUR4117.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02025356, version 1

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Citation

Jean-Marie Kai. Nonlinear automatic control of fixed-wing aerial vehicles. Automatic. Université Côte d'Azur, 2018. English. ⟨NNT : 2018AZUR4117⟩. ⟨tel-02025356⟩

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