Commande et Observation

L'équipe commande élabore la partie des systèmes embarqués dite enfouie, chargée de la prise de décision en temps réel réalisant la conduite (le pilotage) de systèmes complexes. Les systèmes considérés doivent leur complexité à la nature des modèles qui régissent leur comportement (cf. segmentation réalisée dans §systèmes dynamiques) ou à leur taille (« grands systèmes »).

        • Méthodologie de commande robuste
        • Commande et optimisation
        • Commande robuste par modes glissants
        • Méthodes algébriques pour la conception de commandes et d’observateurs non linéaires
        • Commande par réseau

Commande et optimisation

Les problèmes d’analyse et de synthèse des systèmes de commande, sous le formalisme unificateur du paradigme standard de la commande robuste, ne trouvent que rarement une solution analytique littérale et sont ainsi reformulés comme des problèmes de programmation mathématique le plus souvent non convexes. Les problèmes de commande traités sont souvent caractérisés par des phénomènes dynamiques complexes, des incertitudes de modélisation, une demande en performance accrue et la prise en compte de contraintes de performance ou de structure. Mis à part les rares cas bien connus conduisant à des problèmes convexes, le formalisme LMI et la programmation semi-définie positive n’apportent plus les réponses attendues. L’accent est ainsi mis sur des relaxations, des métaheuristiques spécifiques, des méthodes d’optimisation globales ou stochastiques.

Pour en savoir plus ...

  • Y. Feng, M. Yagoubi, P. Chevrel, "Dissipative performance control with output regulation for continuous-time descriptor systems", Journal of the Franklin Institute, n° 350, pp. 1189–1205, 2013
  • Feng Y., Yagoubi M., Chevrel P, "Simultaneous Hinf control for continuous-time descriptor systems", IET Control Theory and Applications", 5 1 9-18 (2011)
  • Feng Y., Yagoubi M., Chevrel P, "Dilated LMI Characterizations for Linear Time-Invariant Singular Systems", International Journal of Control", 83 2276-2284 (2010)
  • M. Yagoubi "On Multiobjective Synthesis for Parameter Dependent Descriptor Systems". IET Control Theory and applications, Mai, 2010, 4, (5). Pages:817-826.
  • M. Yagoubi et Ph. Chevrel "A new H2 gain scheduling controller for rational LPV systems". International Review of Automatic Control, 2009, vol., Pages:pp. 621-627.

Méthodologie de commande robuste

Fruit d’efforts continus consentis depuis plusieurs décennies sur ce champ, l’équipe possède une compétence méthodologique forte et singulière visant à apporter des réponses efficaces aux verrous technologiques identifiés avec nos partenaires industriels. Elle propose une vision large et cohérente, liant les questions de recherche de modèles justes nécessaires, de régulateurs multivariables robustes, lisibles et résilients, capables de prédiction et d’anticipation. Les critères de performances mis en jeu pour gérer au mieux les compromis de commande au travers s’appuient sur la norme voire les produits scalaires de signaux ou sous-systèmes ad hoc du système piloté.

Pour en savoir plus ...

  • Ph. Chevrel, "chapter 13 methodology of the State Approach Control, in Analysis and Control of Linear Systems", Philippe de Larminat (Editor), ISBN: 978-1-118-61385-6, March 2013, Wiley-ISTE ; http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1118613856.html
  • Ph. Chevrel, "TUTORIEL sur les approches LPV en commande", GDR MACS, GT MOSAR, Journees thematiques,Septembre,Nantes France, MOSAR: Methodes et Outils pour la Synthese et l'Analyse en Robustesse. http://conf.laas.fr/MOSAR/septembre2007/TR_Chevrel.pdf
  • Y. Feng, M. Yagoubi, Ph. Chevrel,  "Hinf Control with Unstable and Nonproper Weights for Descriptor Systems", Automatica, (2012-05-01), Vol 48, 5, pp. 991-994
  • Ph. Chevrel et M. Yagoubi, "Insensitive H2 Control Design. International Journal of Robust and Nonlinear Control", 2004, Pages:1283-1297. vol. 14, 2004.
  • Ph. Chevrel, "Discrétisation et codage des régulateurs en vue de leur maintenance et de leur réglage", Réunion du GT, Decembre, Bordeaux, France, Traite de la discrétisation de systèmes LTI-LPV. 2002, GDR MACS. Journées Thématiques
  • Fauvel C, Claveau F, Chevrel P, "A Generically Well-Posed H2 Control Problem for a One Shot Feedforward and Feedback Synthesis", Proceedings of the IEEE ICSTCC 2013, IEEE International Conference on System Theory, Control and Computing pp. 201-206, ID16 Sinaia Roumanie (2013)
  • F Claveau, Ph. Chevrel, D. Knittel, "A two degrees of freedom gain scheduled controller design methodology for a multi-motors web transport systems", Control Engineering Practice, (2008), Vol 16, pp. 609-622, [hal-00688656].
  • B. Ben Slimen, Ph. Chevrel, M. Yagoubi et Jean-emmanuel. Guy"A Hierarchical Control Scheme Based on Prediction and Preview: an application to the Cruise Control Problem" IEEE Multi-Conference on Systems and Control, Septembre, 2010, Yokohama, Japan.

Commande robuste par modes glissants

Depuis le début des années 2000, l’équipe a développé des travaux reconnus internationalement sur la commande de systèmes non linéaires incertains. L’approche suivie est basée sur la théorie des modes glissants, les résultats obtenus allant des modes glissants d’ordre supérieur à des lois de commande à gain adaptatif, en passant par des stratégies de commande par retour de sortie et avec gains commutants. Un objectif commun à ces travaux est la recherche d’algorithmes aisément utilisables. Une partie de ces travaux est également dédiée à la synthèse de solutions d’observation robustes.

Pour en savoir plus ...

  • Laghrouche, F. Plestan, et A. Glumineau, « Higher order sliding mode control based on integral sliding surface », Automatica, Vol. 43, No. 3, pp. 531-537, 2007
  • Y. Shtessel, M. Taleb, et F. Plestan, « A novel adaptive-gain supertwisting sliding mode controller: methodology and application», Automatica, vol.48, no.5, pp. 759-769, 2012
  • A. Estrada, et F. Plestan, « Second order sliding mode output feedback control with switching gains – application to the control of a pneumatic actuator », Journal of Franklin Institute, vol.351, no.4, pp.2335-2355, 2014.
  • Projet ANR ChaSliM - http://chaslim.gforge.inria.fr

Méthodes algébriques pour la conception de commandes et d’observateurs non linéaires

Les travaux de l’équipe se fondent sur des outils algébriques pour les systèmes non linéaires. Ces derniers sont adaptés soit au temps continu, soit au temps discret ou encore aux systèmes à retards. Les résolutions de problèmes de commande, tels que la poursuite de modèle, le rejet de perturbations ou le découplage, et d’observation lui confèrent une position unanimement reconnue.

Pour en savoir plus ...

  • V. Lòpez-M., F. Plestan et A. Glumineau, « An algorithm for the structural analysis of state space : synthesis of nonlinear observers», International Journal of Robust and Nonlinear Control , Vol. 11, No. 12, pp. 1145-1160, 2001.
  • Souleiman, A. Glumineau, G. Schreier, «Direct Transformation of Nonlinear Systems into State Affine Miso Form and Nonlinear Observers design», IEEE Trans. Automatic Contr , Vol.48, No. 12, 2191-2196, 2003.
  • C. Califano and C.H. Moog, «The Observer Error Linearization Problem via Dynamic Compensation», IEEE Transactions on Automatic Control, 2014, 10.1109/TAC.2014.2308606

Commande par réseau

L’avènement des nouvelles technologies embarquées (capteurs intelligents, nouveaux protocoles de communication sans fil…) offre de nouvelles possibilités en termes d’implémentation multi-calculateurs des lois de contrôle / commande, afin de piloter des systèmes complexes car de nature composite et / ou de grandes dimensions. Nos recherches s’intéressent ici à la conception d’outils, encore rares, d’analyse et de synthèse de lois de commande structurées, résilientes vis-à-vis de communications dégradées (retards, pertes de données) intra-régulateur, ainsi que vis-à-vis de calculs de précision limitée. (http://resyst.irccyn.ec-nantes.fr/ ).

Pour en savoir plus ...

  • http://resyst.irccyn.ec-nantes.fr/
  • F. Claveau and Ph. Chevrel, "Modeling and analysis of networked control algorithms using descriptor models", in Proc. IEEE Int. Conf. On Sys. Theory, Contr. and Comp., 17th ICSTCC¸ Sinaia, Romania, 2013, ID94, [hal-00858780].
  • Y. Feng, Ph. Chevrel, T. Hilaire, "Generalised modal realisation as a practical and efficient tool for FWL implementation", International Journal of Control, (2011-02-06), Vol 84, 1, pp. 66-77.
  • T. Hilaire, Ph. Chevrel et J. Whidborne. "Finite Wordlength Controllers Realization using the Specialized Implicit Form". International Journal of Control, Fevrier, 2010, 83, (2). Pages:330-346.
  • T. Hilaire, Ph. Chevrel, J. Whidborne. "A Unifying Framework for Finite Wordlength Realizations". IEEE Transactions on Circuits and Systems-I, Fundamental Theory and Applications, Aout, 2007, 54, (8). Pages:1765-1774, Vol. 54, N°8, August 2007
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