Les technologies de communication sans fil sont omniprésentes dans le monde moderne et, de fait, il existe pléthore d'exemples du domaine de l'automatique impliquant des systèmes dynamiques qui interagissent via des technologies de communication. Le fait que la plupart des technologies de communication actuelles reposent sur des envois d'informations regroupées en paquets implique qu'elles souffrent de plusieurs limitations : taille de paquets limitée, vitesse d'envoi de paquets limitée et pertes de paquets. La structure typique de la plupart des problèmes ayant attrait aux interactions entre les systèmes dynamiques et les technologies de communication est la suivante : un ou plusieurs systèmes dynamiques sont connectés par le biais de canaux de communication. Les systèmes sont affectés par une source d'incertitude qui génère de l'information qui doit être transmise via le canal de communication. Afin de résoudre les tâches de contrôle/observation sous-jacentes, il est nécessaire de développer des stratégies de communication spécifiques qui gèrent les limitations des technologies de communication. Cette thèse propose plusieurs de ces stratégies, chacune pour une combinaison différente de limitations et sources d'incertitude. Le premier résultat concerne l'observation à distance d'un système dynamique non linéaire via un canal de communication qui est sujet à des pertes. Le but est de produire, en temps réel, des estimations de l'état d'un système distant, en envoyant aussi peu de bits par unité de temps que possible. Une solution robuste aux de pertes de paquets dans le canal de communication est développée sous la forme d'un protocole de communication constitué de plusieurs appareils interagissant. Le deuxième résultat est le consensus d'un réseau d'agents qui communiquent via des canaux de communication avec contraintes de données. Chaque agent est constitué d'un système dynamique, qui détermine son comportement, et est équipé d'un capteur intelligent, ainsi que d'un contrôleur. Les agents sont interconnectés via des canaux de communication limités en termes de données transmissibles. Les capteurs intelligents et contrôleurs de chaque agent sont placés à des endroits éloignés l'un de l'autre et ils doivent donc également utiliser les canaux de communication pour communiquer entre eux. En échangeant des messages, les capteurs et contrôleurs doivent mener les systèmes à une forme de consensus particulière. Trois conceptions différentes de capteurs, contrôleurs et protocoles de communication sont développées, chacune avec un niveau croissant d'interaction entre les agents. Le troisième résultat est un observateur à évènements discrets avec contraintes de données pour un système en temps continu non-linéarités lipschitziennes. Le système est relié à un lieu distant par le biais d'un canal de communication qui ne peut qu’envoyer des quantités limitées de bits par unités de temps. Le but est de produire des estimations de l'état du système à distance tout en respectant la contrainte de transmission du canal de communication. La solution développée utilise un mécanisme d'évènements discrets afin de réduire le nombre moyen de communications. Le quatrième résultat consiste en un observateur pour système en temps discret avec non-linéarités lipschitziennes, perturbations et signal de commande. L'objectif est de produire des estimations de l'état en envoyant des messages via un canal de communication tout en limitant l'utilisation de bande-passante. Une solution est proposée sous la forme de plusieurs appareils interagissant. Cette solution fait usage d'un mécanisme d'évènements discrets pour réduire l'usage de la bande passante. Le dernier résultat est un observateur qui est validé expérimentalement sur des TurtleBots, qui sont des robots mobiles de type unicycle. Un observateur avec contraintes de données est développé spécifiquement pour ce type de robots.
M. Jean-Pierre RICHARD - Centrale Lille Institut - Directeur de thèse M. Philip DE GOEY - Eindhoven University of Technology - Examinateur Mme Sophie TARBOURIECH - LAAS-CNRS - Rapporteure M. Serdar YÜKSEL - Queen's university - Rapporteur M. Henk NIJMEIJER - Eindhoven University of Technology - Co-directeur de thèse M. Alexander POGROMSKY - Eindhoven University of Technology - Examinateur M. Denis EFIMOV - Inria Lille Nord-Europe - Examinateur M. Maurice HEEMELS - Eindhoven University of Technology - Examinateur
Thèse de l'équipe VALSE soutenue le 03/09/2021
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