Commande robuste d`un véhicule sous-marin autonome - GIPSA-Lab

Commande robuste d’un véhicule
sous-marin autonome
Emilie Roche
INRIA Rhône Alpes
Département d’Automatique de Gipsa-lab
Co-tuteurs:
Daniel SIMON et Olivier SENAME
25 juin 2008

Résumé :
Ce rapport développe une loi de commande robuste pour un véhicule
sous-marin autonome.
Un modèle non linéaire du sous-marin a été implémenté avec Matlab,
puis il a été linéarisé par une méthode tangentielle. Une modélisation LPV
polytopique a également été réalisé, en considérant la masse comme seul
paramètre variant.
Deux correcteurs robustes ont ensuite été synthétisés : l’un par la méthode
H∞, l’autre par la méthode LPV polytopique.
Des résultats de simulation montrent les performances obtenues avec cha-
cun des correcteurs, et notamment l’amélioration apportée par la méthode
LPV.
Abstract :
This report present a robust control law for autonomous underwater ve-
hicles (AUV).
A non linear model of the AUV was implemented on Matlab, then it has
been linearized by a tangential method. An LPV polytopique model was also
developed, considering the mass as the unique varying parameter.
Simulation results are provided to show performances obtained with both
controller, and specifically the improvement brought with the LPV method.

Table des matières
Introduction 1
1 Modélisation du véhicule sous-marin 4
1.1 Modèle hydromécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Mise en oeuvre sous Matlab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.1 S-function......................... 7
1.2.2 Création du schéma Simulink . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.3 Vérification du modèle obtenu . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Linéarisation du modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4 Modèle LPV polytopique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 Synthèse d’un correcteur H∞13
2.1 Présentation de la méthode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Spécification des gabarits fréquentiels . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3 Résultats obtenus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3 Synthèse d’un correcteur LPV Polytopique 20
3.1 Explication de la méthode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2 Miseenœuvre........................... 21
3.3 Résultats obtenus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Conclusion 25

Remerciements
Je tiens à remercier Messieurs Daniel Simon et Olivier Sename, respon-
sables de mon stage, pour m’avoir fait confiance sur ce projet et pour m’avoir
conseillé et guidé tout au long de ce travail. Sans oublier leur participation
au cheminement de ce rapport
Je voudrais aussi remercier les laboratoires qui m’ont accueillis pendant
mes 5 mois de stage : l’INRIA Rhône Alpes et le GIPSA-lab, ainsi que toute
l’équipe NeCS à laquelle j’ai été intégrée.
Merci également à mes camarades stagiaires, qui ont contribués à faire de
stage un moment agréable, donc merci pour leur bonne humeur.

Introduction
Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet CONNECT (CONtrol NEtwor-
ked Cooperative sysTems). Ce projet a pour but de contrôler un système
multi-agents (composé de véhicules de surface (ASV) et de véhicules sous-
marins (AUV)), interconnectés par un réseau de communication sans fils.
Parmi les missions envisageables pour ce type de système, on peut noter :
- la cartographie de fonds sous marins par une flottille d’AUV.
- la localisation d’une boîte noire après un crash aérien.
- la détection d’une source par suivi de gradient (eau douce, gaz,
produit chimique...).
Le but de ce stage est de concevoir une commande robuste afin d’asservir
la vitesse longitudinale et l’altitude d’un sous-marin de type Asterχ, tout en
minimisant les vitesses de roulis et de tangage.
Fig. 1 – Photo du sous-marin Asterχ((c) Ifremer)
1