Etude de la commande et de l'observation à distance de systèmes

Depuis quelques années, le contrôle/commande à distance de systèmes via des réseaux de communication, reçoit un intérêt croissant, essentiellement motivé par l'essor de tels réseaux (filaires, sans fil, ...), des interfaces de raccordement des actionneurs, capteurs et unités de commande avec ces réseaux, et des nombreuses applications potentielles dans les domaines du transport, de la domotique, de la productique, etc. Toutefois, l'insertion de réseaux de communication dans les chaînes d'action et de mesure des Systèmes Commandés en Réseau (SCR) induit une certaine complexité dans leur analyse (en terme de stabilité, de performance, de Qualité de Service) et leur conception. Ces problèmes relèvent, des inéluctables délais de communication, et parfois même, des possibles congestions au sein des noeuds d'interconnexions de réseaux (ponts, routeurs,...), ou encore, des pertes de données pouvant survenir durant leurs transferts. En regard de ce contexte, ce mémoire présente nos travaux en matière de stabilité/stabilisation de SCR, en considérant, pour base d'étude, une configuration de type Maître- Esclave (en boucle fermée), utilisant le protocole de contrôle de transfert (TCP) pour les communications bidirectionnelles entre ces deux éléments. Notamment, cette thèse se concentre sur la synthèse de lois de commande par retour d'état avec observateur, aptes, d'une part, à reconstruire les états du système Esclave à partir de sa sortie (scalaire) retardée, et, d'autre part, à stabiliser le système en boucle fermée, à partir d'une entrée de commande retardée. Pour ce faire, une attention particulière est portée, dans un premier temps, à une approche temporelle basée sur des fonctionnelles de Lyapunov- Krasovskii et l'établissement de conditions LMIs (Inégalités Matricielles Linéaires) pour garantir la stabilité/stabilisation du SCR, en regard de différents types de retards (constants ou variables, bornés ou bi- bornés, ...) dans les boucles de commande et de mesure. Puis, dans un second temps, cette problématique de stabilité/stabilisation est étudiée en considérant une approche fréquentielle, essentiellement basée sur l'analyse de la stabilité du système en boucle fermée, dans l'espace des paramètres des gains de contrôleur et de l'observateur.Recently, the remote control of systems via communication networks attracts an increasing attention, essentially motivated by the development of such networks (wired or wireless), the interface for such networks to connect actuators, sensors and control units, and many potential applications in the area of transportation, house automation, production, and so on. However, the insertion of the communication network in the channel of control and measurement for Network Controlled Systems (NCS) results in some complexity over their analysis (in terms of stability, performance, service quality) and design. These problems might lead to inevitable communication delays, and some time, congestion in the nodes of interconnection networks (bridges, routers,...), or even loss of data during their transfers. According to this context, this study presents our work about the stability/stabilization of NCS, by considering, for the base of this study, a closed-loop Master-Slave structure, using Transfer Control Protocol (TCP) for the bidirectional communications between these two elements. Particularly, this thesis focuses on the synthesis of an observer-based state-feedback control law, on one hand, to reconstruct the states of the Slave system from the (scalar) delayed output, and on the other hand, to stabilize the closed-loop system from a control delayed-input. For doing this, at the first time, a special attention is given to a time-domain approach based on Lyapunov-Krasovskii's functionals and establishing of conditions LMIs (Linear Matrix Inequalities) to deal with the stability/stabilization of the NCS by considering different types of delays (constant or variable, bounded or dual-bounded delays) in the control and measurement loops. Then, at the second time, this problem of stability/stabilization is studied by considering a frequency-domain approach, mainly based on stability analysis of the closed-loop system in the parameter-space of the gains of the controller and the observer.CERGY PONTOISE-BU Neuville (951272102) / SudocSudocFranceF