Analyse et synthèse d'une architecture coopérative pour la commande tolérante aux défauts - Application à un système aéronautique

Cette thèse porte sur une des préoccupations majeures dans la conception des systèmes automatisés : la tolérance aux défauts. L’interaction entre les tâches de surveillance et de reconfiguration de la loi de commande est examinée et un nouveau schéma coopératif est proposé pour la gestion globale des compromis. Cette architecture présente l’avantage de préserver entièrement les performances nominales (situation non défaillante) car la boucle de commande nominale est conservée au sein du schéma coopératif. Une procédure de synthèse basée sur la mise en oeuvre et l'évaluation des indicateurs de performance des modules de diagnostic et de commande, est proposée. Les résultats méthodologiques sont appliqués au modèle d'un avion gros porteur : le Boeing 747-100/200. Ce Benchmark a été établi par le groupe européen GARTEUR (AG16, Fault Tolerant Control) afin de comparer les méthodologies actives de la commande tolérante aux fautes avec les lois classiques de pilotage.This thesis discusses the design of an active Fault Tolerant Control (FTC) strategy for improvement of the operational control capability of the safety critical systems. The FTC strategy works in such a way that once a fault is detected by the Fault Detection and Isolation (FDI) unit, a compensation loop is activated for safe recovery. A key feature of the proposed strategy is that the design of the FTC loop is done independently of the nominal control law already in place. For a given application, one can select the appropriate “FTC controller / FDI unit” from the designed set of all admissible FDI/FTC units. The selection is done using performance indicators based on μ-analysis and μg-analysis. Finally, the proposed approach is applied to a faulty scenario of a realistic nonlinear benchmark of a large transport aircraft within European Flight Mechanics Action Group (FM-AG(16)) of GARTEUR program. The goal is to provide a “self-repairing” capability to enable the pilot to land the aircraft safely in the event of a stabilizer fault