Contribution a la conception des sous-marins autonomes : architecture des actionneurs, architecture des capteurs d'altitude, et commandes referencees capteurs

Contribution to the conception of autonomous underwater vehicles: study of actuators architecture, study of altitud sensors, and sensor-based control laws

• Auteur / Autrice : Aristide Simon Santos
• Direction : Claude Samson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés libres

Sciences appliquees

Informatique, automatique theorique, systemes

Robotique

Robot mobile

Engin sous marin

Capteur mesure

Systeme autonome

Systeme commande

Detecteur acoustique

Systeme controle commande

Fond marin

Robotics

Moving robot

Submarine vehicle

Measurement sensor

Autonomous system

Control system

Acoustic sensor

Monitoring control system

Ocean floors

Résumé

L'etude que nous presentons ici porte sur les techniques generiques de conception et de pilotage des vehicules autonomes sous-marins de tres grande profondeur (ou auvs) capables de suivre un fond marin a une distance donnee. Les problemes auxquels nous nous interessons sont duaux: trouver des architectures de motorisation et de perception (par capteurs d'altitude) adaptees a un profil de mission donne. Trouver des lois de commande referencee capteurs permettant de respecter les contraintes operationnelles de la charge utile embarquee. Apres une premiere partie dediee a la modelisation d'un tel systeme dynamique interagissant avec son environnement, ou les non-linearites et la meconnaissance de certains termes sont relevees, nous nous sommes interesses a l'etude des differentes configurations d'evolution a privilegier et de l'architecture optimale des actionneurs utilisables (lest mobile, surfaces mobiles, propulseur a helice, et cylindre magnus) sur la base d'un critere lie a un rendement energetique. Nous nous focalisons ensuite sur l'etude d'une architecture minimale adequate de capteurs suivant les missions affectees au vehicule. Cette etude repose sur la notion de liaison virtuelle qui peut etre creee entre un capteur et l'environnement. Enfin, nous etudions des lois de commande referencee capteurs (crc) pour des sous-marins dont la mission est le suivi d'un fond marin a priori inconnu et quelconque, pouvant presenter aussi bien des parties continues que des cretes et des coins abrupts, a l'aide de capteurs d'altitude. Les trois grandes classes de vehicules sous-marins actuellement existants sont etudiees: les vehicules entierement actionnes sur les 6 degres de liberte possibles. Ceux presentant des actionneurs lateraux en plan canard. Les vehicules avec une seule paire d'actionneurs situee a l'arriere. Si des commandes en vitesse sont proposees pour les deux premieres classes citees, une commande dynamique est etudiee pour la derniere, ou les incertitudes dynamiques du modele et des actionneurs sont prises en compte