SOUTENANCE DE THESE
11/06/2015
ALVAREZ JARQUIN Nohemi 11/06/15 L2S à 10h30

SUJET : Consensus variant dans le temps : application à la formation de véhicules. Time-varying consensus: application to formation control of vehicless.

Thèse préparée au laboratoire : Laboratoire des Signaux et systèmes (L2S)

Sous la direction de M: Antonio Loría
Son directeur de recherches.
SOUTENANCE DE THESE AYANT POUR JURY :
(indiquer les noms par ordre alphabétique)

• Hamel Tarek : Professeur / Laboratoire d'Informatique de Signaux et systemès de Sophia Antipolis UNSA-CNRS / Rapporteur
• Loría Antonio : Directeur de recherhe CNRS (LSS) / Laboratoire des signaux et systèmes, LSS-SUPELEC / Directeur de thèse
• Marchand Nicolas : Directeur de Recherche CNRS-HDR / Laboratoire GIPSA-lab / Rapporteur
• Morin Pascal : Professeur (INRIA) / Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique / Examinateur
• Vèque Véronique : Professeur des Universités (Université Paris-Sud) / Laboratoire des Signaux et Systèmes LSS-SUPELEC/ Examinateur

 

RESUME
Les multiples applications liées aux systèmes multi-agents en réseau, tels que les satellites en formation, les oscillateurs couplés, les véhicules aériens sans pilote, entre autres, ont été, sans aucun doute, une motivation majeure dans le développement de cette thèse, qui est consacrée à l’étude du consensus de systèmes dynamiques et à la commande en formation de robots mobiles non holonomes.
Dans le contexte du consensus, nous étudions la topologie en anneau avec de liens de communication variant dans le temps. Notamment, la communication peut être perdue pendant de longs intervalles de temps. Nous donnons de conditions suffisantes pour le consensus qui restent simples à vérifier, par exemple, en utilisant le théorème du petite gain. En suite, nous abordons le problème de consensus en supposant que la topologie de communication est variable. Nous établissons que le consensus est atteint à condition qu’il existe toujours un chemin de communication du type « spanning-tree » pendant un temps de séjour minimal. L'analyse s'appuie sur la théorie de stabilité des systèmes variant dans le temps et les systèmes à commutation.
Dans le contexte de la commande en formation de véhicules autonomes nous adressons le problème de commande en suivi de trajectoire sur ligne droite en suivant une approche type maître-esclave. Nous montrons que le suivi global peut être obtenu à partir d’un contrôleur qui possède la propriété d’excitation persistante. En gros, le mécanisme de stabilisation dépend de l’excitation du système par une quantité qui est proportionnelle à l’erreur de suivi. Ensuite, la méthode est utilisée pour résoudre le problème de suivi de formation de plusieurs véhicules interconnectés sur la base d’une topologie « spanning-tree ». Nous donnons des conditions de stabilité concernant les modèles cinématique et dynamique, en utilisant la seconde méthode de Lyapunov.
ABSTRACT
The multiple applications related to networked multi-agent systems such as satellite formation flying, coupled oscillators, air traffic control, unmanned air vehicles, cooperative transport, among others, has been undoubtedly a watershed for the development of this thesis. The study of cooperative control of multi-agent systems is of great interest for his extensive field work and applications. This thesis is devoted to the study of consensus seeking of multi-agents systems and trajectory tracking of nonholonomic mobile robots.
In the context of consensus seeking, first we study a ring topology of dynamic agents with time-dependent communication links which may disconnect for long intervals of time. Simple checkable conditions are obtained by using small-gain theorem to guarantee the achievement of consensus. Then, we deal with a network of dynamic agents with time-dependent communication links interconnected over a time-varying topology. We establish that consensus is reached provided that there always exists a spanning tree for a minimal dwell-time by using stability theory of time-varying and switched systems.
In the context of trajectory tracking, we investigate a simple leader-follower tracking controller for autonomous vehicles following straight lines. We show that global tracking may be achieved by a controller which has a property of persistency of excitation tailored for nonlinear systems. Roughly speaking the stabilisation mechanism relies on exciting the system by an amount that is proportional to the tracking error. Moreover, the method is used to solve the problem of formation tracking of multiple vehicles interconnected on the basis of a spanning-tree topology. We derive stability conditions for the kinematic and dynamic model by using a Lyapunov approach.