Commande tolérante aux défauts appliquée aux systèmes non linéaires : cas d'étude de l'UAV de type PVTOL

Fault Tolerant control applied to Nonlinear systems: Case of Study UAVs type PVTOL

• Auteur / Autrice : Anai Camacho luna
• Direction : Abdelhamid Rabhi, David Lara alabazares
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur Automatique-25DSI1
• Date : Inscription en doctorat le 28/11/2025
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec Instituto Tecnologico Superior de Misantla
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MIS - Unité de recherche Modélisation, Information et Systèmes

Mots clés

Mots clés libres

Commande tolérante aux defauts

Commande non lineare

Uavs

Observateurs

Diagnostic et identification des defauts

Modélisation des systèmes

Fault-tolerant control

Nonlinear control

UAVs

Observers

Fault diagnosis and identification

System modelling

Résumé

Ce projet de recherche vise à développer des stratégies avancées de commande tolérant aux defauts (FTC) appliquées à des systèmes non linéaires, en utilisant comme étude de cas des véhicules aériens sans pilote (UAV) de type à décollage et atterrissage verticaux planaires (PVTOL). Compte tenu du déploiement croissant des UAV dans des applications critiques telles que la surveillance, la surveillance environnementale et l'agriculture de précision, il est devenu essentiel de garantir leur fonctionnement sûr et fiable malgré les défaillances potentielles des capteurs ou des actionneurs. Le modèle PVTOL est adopté comme plateforme de référence en raison de sa représentation simplifiée des drones à dynamique non linéaire et sous-actionnée, ce qui en fait un banc d'essai idéal pour valider les schémas de contrôle dans des environnements simulés et expérimentaux. L'approche méthodologique comprend la modélisation dynamique dans des conditions de défaillance, la conception de la commande robuste combinant des techniques linéaires et non linéaires (telles que la commande en mode glissant, H infinite, la logique floue et les réseaux neuronaux), et l'intégration d'observateurs intelligents pour la détection, l'isolation et la compensation des defauts. Le projet comprend des simulations numériques dans divers scénarios de defauts et une validation en temps réel à l'aide de systèmes HIL (hardware-in-the-loop) et de plateformes expérimentales. Les résultats attendus comprennent des contributions significatives dans le domaine de la commande automatique robuste, en particulier pour les drones, tout en favorisant le développement académique par le biais de publications scientifiques, de présentations lors de conférences et de cours spécialisés destinés aux étudiants de premier cycle et aux étudiants diplômés. Ce travail représente une contribution pertinente aux applications académiques et pratiques qui nécessitent des systèmes autonomes plus sûrs et plus résilients.

This research project aims to develop advanced Fault-Tolerant Control (FTC) strategies applied to nonlinear systems, using Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) of the Planar Vertical Take-Off and Landing (PVTOL) type as a case study. Given the increasing deployment of UAVs in critical applications such as surveillance, environmental monitoring, and precision agriculture, ensuring their safe and reliable operation despite potential sensor or actuator failures has become essential. The PVTOL model is adopted as a reference platform due to its simplified representation of UAVs with nonlinear and underactuated dynamics, making it an ideal testbed for validating control schemes in both simulated and experimental environments. The methodological approach includes dynamic modeling under fault conditions, the design of robust controllers combining linear and nonlinear techniques (such as sliding mode control, H∞, fuzzy logic, and neural networks), and the integration of intelligent observers for fault detection, isolation, and compensation. The project involves numerical simulations under various fault scenarios and real-time validation using hardware-in-the-loop (HIL) systems and experimental platforms. The expected outcomes include significant contributions to the field of robust automatic control, particularly for UAVs, while also fostering academic development through scientific publications, conference presentations, and specialized courses for undergraduate and graduate students. This work represents a relevant contribution to both academic and practical applications requiring more secure and resilient autonomous systems.