Synthèse et analyse des systèmes avec informations limitées – LimICoS

LimICoS est un projet interdisciplinaire aux frontières de la théorie de la commande, de la théorie de l'information et des transmissions numériques. L'objectif du projet est d'évaluer l’impact d’une communication imprécise entre les équipements de systèmes asservis. Plus précisément, nous nous focalisons principalement sur le cas des systèmes point-à-point mais le cas des systèmes contrôlés en réseaux est aussi abordé. L'un des premiers objectifs de LimICoS est de modéliser les imperfections des dispositifs de communication et de les prendre en compte à la fois pour l'analyse en performance et pour la synthèse de contrôleurs. Bien que la littérature comporte quelques résultats préliminaires sur ce sujet, il existe une large place pour des concepts innovants et en rupture, qui s’articulent dans ce projet de la manière suivante :
• Modélisation des éléments d’information. L'un de nos objectif est de modéliser les différents dispositifs d’information tels que le codage de la source (qui comporte généralement une étape de quantification non-linéaire), le codage du canal (en tenant compte des mécanismes de correction d'erreurs et des protocoles), le canal de communication et les étapes duales du receveur. Nous voulons modéliser les imperfections de ces éléments et utiliser de nouveaux formalismes hybrides continus/discrets. Par ailleurs, il s'agira de proposer des indices de performances pertinents (incluant les indices classiques H2, Hinfini utilisés en théorie de la commande et les critères de distorsion ou de perte de paquets utilisés par les traiteurs de signaux).
• Analyse des effets des contraintes d’information sur la performance. Nous considérerons tout d’abord les lois de commande continues et/ou les schémas d’observation classiques afin d’évaluer leurs pertinences en terme de stabilité et de performance en présence de contraintes d’information. Nous concentrerons essentiellement sur le cas des communications point-à-point entre un contrôleur et un procédé, mais le cas important des dispositifs de commande distribués sera aussi étudié, en exploitant certains résultats issus de la théorie des jeux dynamiques et de la théorie de l'information.
• Méthodes de synthèse robuste en présence de contraintes d’information. A partir des caractéristiques données du système, nous voulons développer des schémas de commande et d’observation robustes vis-à-vis des contraintes d’information. Une option intéressante serait de s’inspirer des techniques anti-windup, utilisées pour adoucir les mauvais effets des saturations, pour synthétiser une boucle supplémentaire visant à se prémunir des effets non souhaités dus aux divers phénomènes de contraintes d’information.
• Développement conjoint des schémas de commande et de communication. Les architectures de commande et d’observation seront étudiées simultanément en terme non seulement d’objectifs de commande mais aussi de description des protocoles de communication. Il sera intéressant de considérer des algorithmes qui s’adaptent en temps (adaptive sampling), en qualité et/ou en quantité (adaptive quantization) en fonction de la qualité du réseau étudié et des objectives de commande et d’observation. On s'intéressera aussi à la synthèse du dispositif de compression pour les données utilisées par le contrôleur telles que l'état du système, ce qui est une approche totalement nouvelle en codage de source.