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Participants : Aristide Santos, Daniel Simon, Claude Samson,
Patrick Rives
Cette action a débuté en 1992 dans le cadre d'un projet MAST
et concerne la conception générale du système de pilotage de
véhicules sous-marins autonomes à long rayon d'action. Naviguer
en milieu peu ou pas connu impose naturellement l'utilisation de
capteurs extéroceptifs et le souci de minimiser l'énergie de
propulsion conduit à concevoir des véhicules avec axe de
déplacement préférentiel posant des problèmes de commande
particuliers. Plus particulièrement, nous nous intéressons à la
commande de sous-marins en mode survol d'un fond inconnu à
altitude constante, qui sera sans doute le type de mission le
plus fréquent pour les futurs véhicules autonomes à but
scientifique ou industriel.
Dans une première phase les architectures de perception et de
propulsion permettant de réaliser ce type de tâches avaient été
étudiées. Dans la deuxième phase nous avont étudié divers schémas
de commande correspondant à divers types de véhicules.
- Les véhicules disposant d'actionneurs de type hélice dans
toutes les directions jouissent de bonnes propriétés de
commandabilité. L'approche par ``fonction de tâche'' a été
appliquée de manière à permettre la prise en compte simultanée
de tâches de suivi de fond et d'évitement d'obstacle. Une
première application est basée sur la minimisation d'un critère
quadratique faisant intervenir les fonctions primaires de suivi
de fond et d'évitement d'obstacle. Une seconde permet de passer
de manière continue d'une fonction de tâche à l'autre
([16]). Ces commandes ont été
mises au point en simulation et testées sur le véhicule
expérimental VORTEX à l'Ifremer.
- Les véhicules munis d'ailes portantes à l'avant et à
l'arrière présentent des directions d'évolution interdites et
sont donc de type non-holonome. L'approche par fonction de
tâche n'est plus directement utilisable pour synthétiser la loi
de commande. Deux lois de commande en vitesse ont été étudiées,
l'une basée sur une synthèse LQ calculée à partir du linéarisé
tangent du modèle d'interaction véhicule/environnement et
l'autre, plus robuste, est dérivée d'une fonction de Lyapounov.
Un détecteur de saut sur l'altitude du véhicule permet de
franchir les ruptures importantes dans le profil du fond
([19]).
- Les véhicules munis uniquement d'ailes à l'arrière sont à
la fois non-holonomes et à non-minimum de phase, et ne
permettent pas de découpler les mouvements de tangage et de
dérapage. Une commande non-linéaire, incluant la dynamique du
véhicule, a été développée par migration d'une commande
linéaire LQG/LTR vers une commande LQ utilisant un
reconstructeur d'état non-linéaire. Cette commande, testée en
simulation, est robuste face aux incertitudes des paramètres du
modèle ([25]).
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