Notre monde hyperconnecté repose sur de nombreux systèmes comme l’Internet, le système bancaire mondial, le réseau électrique, la 5G et l’Internet des Objets, pour n’en citer que quelques-uns. Cette intrication croissante doit cependant s’accompagner d’une exigence accrue dans la compréhension et le contrôle des dynamiques complexes pouvant émerger de ces interconnexions. Pourtant, il semble irréaliste d’envisager des solutions de contrôle supervisé de ces systèmes complexes, dans lesquelles un nœud disposerait de toute l’information sur le réseau et pourrait le contrôler globalement. Notre travail porte donc sur la conception de lois de contrôle décentralisées et distribuées, où les contrôleurs communiquent localement plutôt que globalement. De telles stratégies de contrôle cette sont mieux adaptées à la réalité actuelle : elles tendent à une meilleure efficience en termes d'exigences de communication, de diagnostic des pannes et de maintenance. La conception de tels structures et algorithmes de contrôle est cependant ambitieuse, car ils doivent collectivement répondre à des objectifs globaux tout en agissant localement. Constituant une autre source de complexité, des phénomènes de retard apparaissent inévitablement dans ces situations, inhérents aux temps de communication dans le graphe, mais aussi aux latences de calcul intervenant au niveau des capteurs et des actionneurs (qui doivent souvent économiser leur énergie). Jusqu’à présent, les méthodes disponibles pour la conception de contrôleurs décentralisés ou distribués n’étaient pas facilement applicables aux systèmes avec retards multiples. De plus, le cadre théorique sous-jacent n'était pas adapté aux systèmes complexes où la dynamique globale est largement déterminée par les interactions des composants individuels. Dans cette thèse, une approche générale est présentée pour concevoir des contrôleurs distribués et décentralisés pour des systèmes avec retards. Un algorithme extensible en dimension et efficace en calcul pour la conception de commandes distribuées est présenté pour une classe de systèmes interconnectés à grande échelle. Il utilise une approche basée sur la théorie des graphes et est très adapté à des sous-systèmes ayant un modèle semblable. De plus, pour lever cette hypothèse d’un modèle unique des sous-systèmes, nous proposons une approche pour la conception de contrôleurs décentralisés robustes vis-à-vis des incertitudes de modèles, mais aussi des imperfections de communication (retards variables, échantillonnage apériodique, asynchronisme, bruit).
Directeur de thèse : Jean-Pierre RICHARD, Professeur, Centrale Lille Institut, V. d’Ascq Co-Directeurs de thèse : Wim MICHIELS, Professeur, KU Leuven, Belgique Rapporteurs : Constantin MORARESCU, Professeur, Université de Loraine, CRAN Luca ZACCARIAN, Directeur de Recherche CNRS, HDR, LAAS Toulouse Membres : Laurentiu HETEL, Chargé de Recherche CNRS, HDR, CRIStAL, V. d’Ascq Catherine BONNET, DR Inria, HDR, Inria Saclay Ile de France et L2S Centrale Supelec Maria Domenica DI BENEDETTO, Professeur, University of l'Aquila, Italie Goele PIPELEERS, Professeur KU Leuven & R&D Materialise, Belgique Stefan VANDEWALLE, Professeur, KU Leuven, Belgique Invités : Jean-Pierre RICHARD, Professeur, Centrale Lille Institut, V. d’Ascq
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