CETTE THESE S'INSCRIT DANS LE THEME DES TRAVAUX RELATIFS A LA SYNTHESE DE LOIS DE COMMANDES ROBUSTES DE SYSTEMES LINEAIRES INCERTAINS ET A PARAMETRES VARIANTS, DANS LE BUT DE CONFERER A CES SYSTEMES DYNAMIQUES UN CERTAIN NIVEAU DE PERFORMANCE. ON CONSIDERE DES MODELES LINEAIRES DECRITS DANS L'ESPACE D'ETAT AVEC DES INCERTITUDES DE TYPE POLYTOPIQUE CONVEXE. CETTE REPRESENTATION DES SYSTEMES DYNAMIQUES PERMET DE TRAITER DES PROBLEMES DE COMMANDE ROBUSTE BASES SUR LA NOTION DE STABILISABILITE QUADRATIQUE, OU UNE SEULE FONCTION DE LYAPUNOV ET UN SEUL COMPENSATEUR SONT UTILISES POUR GARANTIR LES PERFORMANCES ET LA STABILITE DU SYSTEME ETUDIE. CETTE APPROCHE CONDUIT A DES CONDITIONS DE TYPE BILINEAIRE, ET, AFIN DE RESOUDRE DE TELS PROBLEMES, UN ALGORITHME DIT PAR DECOMPOSITION CROISEE CONDUIT A LA RESOLUTION D'UNE SEQUENCE DE PROBLEMES LINEAIRES POUR LESQUELS L'UTILISATION DE L'OUTIL LMI EST POSSIBLE. AFIN DE REDUIRE LE CONSERVATISME DE L'APPROCHE PRECEDENTE, EST INTRODUITE LA NOTION DE COMMANDE LPV, OU EST FAITE LA SYNTHESE D'UN COMPENSATEUR VARIANT DANS LE TEMPS AYANT LA MEME STRUCTURE QUE LE SYSTEME. CETTE APPROCHE CONDUIT A DES CONTRAINTES DE TYPE LMIS FACILEMENT IMPLEMENTABLES. CES DIFFERENTES APPROCHES SONT ILLUSTREES SUR LE MODELE D'UN SYSTEME REEL : UN DEROULEUR DE BANDE MAGNETIQUE.

Robust control has been a topic of active research in the last three decades culminating in H_2/H_\infty and \mu design methods followed by research on parametric robustness, initially motivated by Kharitonov's theorem, the extension to non-linear time delay systems, and other more recent methods. The two volumes of Recent Advances in Robust Control give a selective overview of recent theoretical developments and present selected application examples. The volumes comprise 39 contributions covering various theoretical aspects as well as different application areas. The first volume covers selected problems in the theory of robust control and its application to robotic and electromechanical systems. The second volume is dedicated to special topics in robust control and problem specific solutions. Recent Advances in Robust Control will be a valuable reference for those interested in the recent theoretical advances and for researchers working in the broad field of robotics and mechatronics.

Cette thèse étudie l'approche LPV pour la commande robuste des systèmes non linéaires. Son originalité est de proposer pour la première fois un cadre rigoureux permettant de résoudre efficacement des problèmes de synthèse non linéaire. L'approche LPV a été proposée comme une extension de l'approche H-infini dans le contexte des systèmes LPV (« Linéaires à Paramètres Variant dans le temps »), voire non linéaires. Quoique prometteuse, cette approche pour la commande des systèmes non linéaires restait peu utilisée. En effet, au-delà même de certaines limitations théoriques, la nature des solutions obtenues semblait inadéquate. Cette question ouverte est notre point de départ. Nous montrons tout d'abord que la faible variation des correcteurs constatée est due avant tout à la nature du schéma informationnel utilisé traditionnellement lors de la synthèse LPV, et que sous des hypothèses raisonnables, le cadre LPV peut permettre de recouvrir des stratégies de type « linéarisation par bouclage ». Ce point étant acquis, une deuxième difficulté réside dans l'obtention effective de correcteurs non linéaires donnant des garanties de performance. Nous proposons un cadre rigoureux permettant de résoudre efficacement un problème de synthèse incrémentale pondérée, par la résolution d'un problème LPV associé à un schéma informationnel spécifique compatible avec celui identifié dans la première partie. Cette étude et son aboutissement à la définition d'un cadre formel et d'une procédure complète d'obtention de correcteurs, incluant des méthodes de réduction de complexité, donnent des arguments puissants en faveur de l'approche LPV pour la commande robuste de systèmes non linéaires.

Les travaux de cette thèse portent sur l'analyse de stabilité et la synthèse de commandes robustes pour les systèmes non linéaires. La conception des contrôleurs/observateurs nécessite souvent la connaissance totale ou partielle du modèle du procédé à contrôler. Néanmoins, l'obtention d'un modèle à la fois exploitable et suffisamment fidèle est difficile et chronophage, ce qui provoque l'augmentation du coût total de développement d'un système d'asservissement. Afin de réduire la quantité ainsi que la qualité des informations nécessaires sur le système, de nouvelles méthodes de synthèse d'observateurs et de contrôleurs ont été développées dans cette thèse. En effet, si le modèle est connu, une loi de commande par retour de sortie à base d'observateur de type Luenberger a été proposée. Pour cette loi de commande, le système bouclé est vu comme l'interconnexion de deux sous systèmes : la boucle fermée idéale et l'erreur d'observation. Dans le cas où peu d'informations sont disponibles, une loi de commande à modèle restreint (''sans modèle'') a été développée. Afin d'estimer l'état du système, des dérivateurs/estimateurs non-asymptotiques tel que les dérivateurs numériques basés sur l'algèbre différentielle ou encore les dérivateurs asymptotiques tels que les observateurs et les filtres ont été considérés. Les deux lois de commande proposées ont permis de conserver l'aspect non linéaire du système ainsi que d'obtenir des résultats les plus généraux que possible en reformulant les problèmes sous la forme de systèmes polytopiques convexes. Les travaux de cette thèse font appel principalement à la méthode directe de Lyapunov avec fonction quadratique.

On s'intéresse dans cette thèse au développemnt de nouvelles méthodes de synthèse de lois de commande robuste pour les systèmes non stationnaires. Après une étude historique puis une analyse détaillée de la non stationnarité, le problème central de la synthèse est posé. L'idée originale des travaux repose sur un choix judicieux de la nature des correcteurs que l'on retiendra sous une forme identique à celle du procédé. Ainsi, les non stationnarités sont directement prises en compte par la loi de commande qui offre alors la garantie d'une stabilité globale en boucle fermée, même dans le cas des systèmes à évolution rapide. On montre par ailleurs qu'un tel choix permet d'accéder à une caractérisation convexe des solutions que l'on pourra obtenir par résolution d'inégalités matricielles linéaires (LMI). L'approche proposée est e nsuite validée sur un ensemble d'applications réalistes appartenant aux domaines aéronautique (pilotage d'un missile et d'un avion de combat) et naval (tenue en immersion d'un sous-marin). Des applications dans le domaine spatial sont également envisageables (pilotage des lanceurs, contrôle d'attitude des satellites).