Contribution à la synthèse de lois de commande pour la navigation relative entre aéronefs

Contribution to the synthesis of relative guidance control laws between airliners

• Auteur / Autrice : Thierry Miquel
• Direction : Félix Mora-Camino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande non linéaire

Systèmes de guidage (vol)

Circulation aérienne -- Contrôle

Programmation

Manipulateurs (mécanismes)

Mots clés libres

Contrôle du trafic aérien

Dynamique du vol

Guidage automatique

Commande non linéaire

Backstepping

Platitude.

Résumé

Cette thèse concerne l'assistance automatisée au contrôle du trafic aérien. Il s'agit plus particulièrement de renforcer la coopération entre l'équipage et le contrôleur aérien en vue de faciliter la régulation des flux de trafic. Les voies actuelles d'investigation dans le domaine de l'automatisation du contrôle du trafic aérien sont d'abord présentées, puis un état de l'art sur les lois de guidage relatif entre aéronefs est réalisé. Un modèle de synthèse décrivant la dynamique de guidage d'un avion de transport commercial est ensuite proposé. Ce modèle permet une synthèse de lois de guidage relatif en s'appuyant sur les fonctions de pilotage de l'avion. Après avoir envisagé l'utilisation de lois linéaires de type proportionnelle et dérivée et précisé les objectifs de commande, deux techniques de commande non linéaire sont alors mises en œuvre : le backstepping et le bouclage linéarisant basé sur la propriété de platitude. Ces approches sont enfin évaluées de façon exhaustive.

This thesis deals with automatic assistance of air traffic control. More specifically, the key idea is to strengthen the cooperation between flight crew and air traffic control in order to facilitate the regulation of air traffic flow. The current studies in the field of air traffic control automation are firstly presented, then a state of the art analysis dealing with aircraft relative guidance control law is provided. A synthesis model describing the guidance dynamics of a jetliner with autopilot functions is proposed. This model allows for a design of relative guidance control laws by using classical autopilot functions onboard airliners. After the presentation of a linear proportional and derivative control law, the goal of the design in terms of pole placement is specified, and two nonlinear techniques are then applied: backstepping and feedback linearization based on flatness. Those designs are finally evaluated on realistic scenarii from an air traffic control point of view.