Thèse soutenue

Nouvelles configurations de grappes d’actionneurs gyroscopiques pour le contrôle de satellites agiles

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Auteur / Autrice : Hélène Evain
Direction : Daniel AlazardMathieu Rognant
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Automatique
Date : Soutenance le 18/12/2017
Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Office national d'études et recherches aérospatiales. Département Traitement de l’Information et Systèmes (DTIS)
Equipe de recherche : Equipe d'accueil doctoral Commande des systèmes et dynamique du vol (Toulouse, Haute-Garonne)
Jury : Président / Présidente : Jerzy Sasiadek
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Bidaud, Gilles Chamberland, Alain Peus
Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Fantoni-Coichot, David Henry

Mots clés

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Résumé

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Dans cette thèse, le problème du contrôle d’attitude de satellites agiles à l’aide de grappes d’actionneurs gyroscopiques (AGs) est considéré et plus particulièrement son application au contrôle de micro/nanosatellites (10-100 kg). Des outils d’analyse topologique sont tout d'abord développés. La comparaison de différentes configurations de grappes justifie le choix d'une géométrie pyramidale à six actionneurs gyroscopiques. Des analyses plus approfondies de cette grappe, avec et sans cas de panne, permettent de déduire des contraintes que la loi de pilotage doit vérifier pour être adaptée à ce système. Pour y répondre, après analyse de la littérature, une nouvelle structure de loi de pilotage ainsi qu’une formulation différente des équations cinématiques sont développées. Cette structure est basée sur l’algorithme du filtre de Kalman étendu. Elle a pour avantages de répondre aux exigences en termes de calcul temps réel au bord des satellites, de flexibilité sur la gestion des contraintes et de facilité d’adaptation en cas de pannes. En outre, une procédure de génération de boucle de commande, englobant la loi de pilotage et un contrôleur robuste du système, est proposée. La généralisation de cette boucle de commande est illustrée sur des bras manipulateurs à base fixe et spatiaux.En parallèle, l’étude du passage des singularités internes intraversables mène à une nouvelle stratégie d’évitement de ces singularités. Des simulations sur des modèles de satellites représentatifs illustrent les résultats. La grappe d’actionneurs et la boucle de commande développées seront testées dans le cadre d’une expérimentation en microgravité.