Observation et contrôle actifs des systèmes non-linéaires – ACOLYTE

Pour la plupart des systèmes contrôlés, seule une partie de l’état -la sortie- peut être mesurée en ligne par des capteurs physiques. Cependant, estimer l’état complet du système est crucial pour des objectifs de surveillance, de détection d’erreur, ou de bouclage de sortie. Les observateurs sont des estimateurs en ligne synthétisés pour cette tâche. Leur convergence et leur efficacité dépendent de l’observabilité du système, c’est-à-dire de la capacité à estimer les inconnues à partir des mesures. Mais pour les systèmes non-linéaires, l’observabilité dépend de la commande. Cette dépendance peut être exploitée positivement pour résoudre des problèmes d’estimation en excitant le système avec une commande appropriée pour assurer l’observabilité. Cette approche correspond à une stratégie dite «active sensing». Cependant, elle constitue aussi une source de difficulté majeure pour la commande par bouclage de sortie. Dans ce contexte, une stratégie classique consiste à synthétiser une loi de commande par retour d’état et à la combiner avec l’estimation fournie par un observateur. Mais pour les systèmes non-linéaires, on se heurte à des cas où contrôle et observation sont concurrents, car la loi de commande à l’état stationnaire rend le système inobservable. Dans ce cas, tandis que l’objectif de contrôle se réalise, l’observateur devient incapable d’estimer correctement l’état, ce qui détériore en retour la commande. Cette compétition peut être interprétée comme un dilemme «exploration - exploitation», où la commande doit à la fois exploiter l’estimation et exciter le système pour l’améliorer. L’objectif de ce projet est double:
-Fournir une méthodologie systématique, pratique, et avec des garanties théoriques, pour concevoir des commandes assurant une convergence rapide et précise de l’observateur.
-Synthétiser des stratégies de bouclage de sortie qui permettent de surmonter les difficultés apparaissant lorsque contrôle et observation sont des objectifs concurrents.