Conception de lois de commande Fly-by-wire robustes pour avions de transport civil dont la structure est considérée flexible

Alors que la dynamique flexible des avions de transport civil tend à être de plus en plus basse fréquence, l'amélioration des performances au moyen des techniques d'asservissement fly-by-wire tend à augmenter en fréquence la bande passante du contrôleur. Ainsi, ces deux tendances induisent un risque d'interaction entre le contrôleur et la dynamique flexible. Cette interaction peut rendre le système dynamique en boucle fermée instable (phénomène de spillover) si le concepteur n'en tient pas compte dans son design. La présente thèse a pour objectif d'améliorer des outils et des méthodes de conception fonctionnels ou d'en concevoir de nouveaux permettant d'obtenir des lois de commande performantes et robustes afin qu'elles soient utilisables pour un avion de transport civil dont la dynamique flexible n'est pas négligeable. Après une recherche bibliographique, tant sur la modélisation de la dynamique des avions flexibles que sur les méthodes de contrôle dédiées à ce type de système, le candidat a identifié trois champs d'investigations principaux permettant de contribuer à cet objectif: (1) la conception de contrôleurs statiques adaptés aux avions flexibles; (2) la conception d'algorithmes de synthèse robuste de lois de commande dynamique adaptés aux avions flexibles; (3) la conception d'outils de réduction et restructuration de contrôleurs dynamiques adaptés aux systèmes flexibles. Pour chaque axe, cette thèse présente des innovations, dont les plus importantes sont: (1) l'amélioration de la méthode mixte et de la technique de migration des pôles ; (2) la mise au point d'une méthode dynamique H[symbole infini] à 2DDL spécifiquement adaptée aux avions flexibles; (3) la mise au point et améliorations de méthodes de réduction et restructuration de contrôleur robuste (régulateur et 2DDL) efficaces pour avions flexibles. Pour ce faire, dans une première partie de la thèse, la théorie est présentée et la fonctionnalité et l'efficacité des méthodes et logiciels (créés pour les mettre en oeuvre) sont démontrées sur un exemple simple de système flexible (masse-ressort). Dans une deuxième partie, un modèle numérique d'avion de transport civil hyper flexible est analysé en détail (des outils mathématiques et logiciels sont conçus à cet effet) puis les diverses méthodes lui sont appliquées afin de démontrer sur un cas réaliste leurs avantages et leurs limites