Commande en formation de véhicules autonomes

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Ajouté le: 20/03/2014
Directeur :
Titre : Commande en formation de véhicules autonomes
Thèmes : Automatique, Signal, Télécoms, Systèmes embarqués
Laboratoires : L2S Laboratoire des Signaux et Systèmes UMR 8506
Description :

 

 

TITRE DU SUJET DU STAGE : Commande en formation de véhicules autonomes

DIRECTEUR DE THÈSE: Antonio LORIA (directeur), directeur de recherche au CNRS ; loria@lss.supelec.fr
http://www.l2s.supelec.fr/en/perso/loria

ÉQUIPE D’ACCUEIL : Laboratoire des Signaux et Systèmes, LSS-Supélec
Université Paris Sud, Orsay, France

DESCRIPTIF ET APPORT DU TRAVAIL DE THÈSE :

Dans les années 1990 on a connu un essor de la recherche sur la commande de systèmes mécaniques dits «  mobiles » alliant ainsi, des résultats mathématiques pointus sur les systèmes non-holonomes à la construction de prototypes de robots mobiles de plusieurs sortes. Pendant cette décennie et quelque peu de la suivante, de nombreux résultats ont été publiés sur les problèmes de stabilisation sur une trajectoire mais aussi sur un point (techniquement plus difficile).

Actuellement, l'attention des chercheurs est portée sur la commande en formation des véhicules. Il s'agit là, d'un problème qui découle du paradigme dit du consensus. C'est à dire, faire en sorte que plusieurs systèmes dynamiques convergent et se stabilisent autour d'un point d'opération commun. Dans le cas de la formation de véhicules, il s'agit de les faire avancer en groupe en suivant une trajectoire donnée. Cette trajectoire peut, par exemple, être générée par un véhicule « leader » ; dans ce las-là les véhicules doivent atteindre une formation topologique deteminée (triangle, file, carré, etc.) et suivre la trajectoire donnée comme un seul corps.

Plusieurs problèmes d'automatique se posent. Il sera souhaitable, par exemple, de garder un minimum d'interconnexions de communication entre les véhicules. Effectivement, il est connu de la théorie de graphes, qu'il suffit, pour atteindre le consensus (formation), que chaque node (véhicule) communique sa position à un seul voisin. Cependant, bien que cette premise soit facilement démontrable pour des cas simple impliquant des systèmes linéaires, le problème est tout autre quand on s'ataque à des systèmes non-linéaires, non-commandables, tels que les systèmes non-holonomes. Un autre problème à étudier est celui des comunications variantes dans le temps ; que se passe-t-il si les cannaux de communication entre les véhicules A et B ou C et D sont coupés de manière alléatoire ? En outre, on peut citer le problème de topologies de communication variantes dans le temps ; c'est à dire lorsque sur certains intervalles de temps le véhicule A communique avec B et sur d'autres intervalles A communique plutôt avec C ou D. Un autre cas d'étude est celui où deux véhicules communiquent en dépendant des états respectifs, par exemple, il est raisonable que deux agents communiquent pendant plus longtemps seulement quand ils sont plus écartés qu'un autre paire. Le problème de formation avec des interconnexions dépendantes de l'état du système est complètement ouvert.

Autant des problèmes ouverts difficiles mais fascinants sur le plan de l'automatique.

- Compétences acquises lors du travail de thèse

Le candidat acquerra de l’expérience dans un thème de recherche porteur, multidisciplinaire et d’actualité. Le thème de la synchronisation est vaste et multidisciplinaire : physique, automatique, électronique, mécanique, etc. L’étendue de l’étude réalisée au bout des trois ans reposera principalement sur la motivation et l’enthousiasme du jeune chercheur. L’orientation de ce travail va premièrement vers une carrière académique (maître de conférences ou chercheur) donc, le candidat sera amené à écrire des articles qui seront soumis pour publication dans les revues de prestige international. Ainsi, l’assiduité du candidat se verrait récompensée par une débouchée dans un poste académique en France ou à l'étranger.

- Prérequis

La recherche, les publications scientifiques, pourqu'elle atteigne un public le plus large possible, se communique en anglais. Le candidat désireux de faire une thèse à succés devra avoir une certaine maîtrise de cette langue, aussi bien à l'écrit que à l'oral.

De plus, sur le plan technique, il est for recommandable que l'étudiant se familiarise avec les techniques de commande non-linéaire, les plus courantes. Les cours de stabilité et stabilisation de systèmes dynamiques du master ATSI sont indispensables.