Note publique d'information : Aujourd'hui traverser les océans peut s'effectuer sans difficulté en utilisant toute
sorte de véhicule marin. Cependant, il n'en est pas de même pour l'exploration des
fonds marins. Face à ce milieu hostile et dangereux, mais potentiellement riche tant
sur le plan biologique que sur le plan d'éventuelles ressources exploitables, l'homme
a besoin d'assistance dans sa découverte des profondeurs, l'intervention de robots
sous-marins est une alternative pour écarter les dangers qui peuvent subir les plongeurs.
Dans ce contexte, le présent manuscrit porte sur la modélisation et la commande d'un
ROV (Remotely Operated Vehicle) destiné pour l'observation des sites archéologies.
Après avoir identifié les différentes variables caractérisantes de la géométrie fixe,
nous détaillons, dans un premier temps, la modélisation cinématique et dynamique du
véhicule. Il est important de noter qu'un jeux de paramètres d'inertie, masse ajoutée
et coefficients de traînées est identifié moyennant les caractéristiques géométriques
du robot. Un modèle hydrodynamique non-linéaire et complet du sous-marin a ainsi pu
être développé. Pour réussir une opération d'observation, en utilisant les caméras
embarquées, la deuxième partie de la thèse traite le problème de stabilisation du
modèle du ROV à l'équilibre. Nous proposons une commande instationnaire explicite
dépendante à la fois de l'état et du temps, suivie d'une étude de robustesse de la
commande par rapport aux perturbations extérieures vérifiant certains degrés d'homogénéité.
L'autonomie d'une opération d'observation nécessite aussi de contrôler les déplacements
du Rov tout au long d'une trajectoire de référence. Nous avons traité dans la troisième
partie de ce manuscrit le problème de stabilité et de stabilisation d'un système d'erreur
entre la position réelle du véhicule et la position d'un modèle de référence. Afin
d'exploités les résultats théoriques de la thèse, en bénéficiant de l'expertise de
l'équipe IRA2 dans le domaine de la Réalité Virtuelle (RV), en dépit des simulations
classiques réalisées sous Matlab, nous proposons de construire un environnement sous-marin
(ou piscine) qui intègre la CAD du Rov: simulation interactive pour la navigation.
Ainsi, on a posé les problématiques liées aux capteurs virtuels et la construction
des observateurs, interfaçage des boucles de commande (à travers simulink) et la plateforme
virtuelle qui fait appel à Virtools.
Note publique d'information : Today cross oceans can be done easily. However, it is not the same case for the seabed
exploration. As this hostile and dangerous environment can be biologically rich and
has exploitable resources, the man needs help in his discovery of the depths. Therefore,
the intervention of underwater robots was a solution. In this context, the present
manuscript deals with modeling and control of a ROV (Remotely Operated Vehicle). After
identifying the different variables characterizing the fixed geometry, we study, at
first, kinematics and dynamic modeling of the ROV. It is important to note that sets
of inertia parameters of added mass and streaks coefficients is identified by means
of the geometrical characteristics of the robot. A full nonlinear dynamic model of
the submarine has been established. The second part of the thesis deals with the stabilization
problem of the ROV’s model. We offer an explicit unsteady dependent control of both
the state and time. A robust study of the control relative to external interference
checking certain degree of homogeneity has been established. The autonomy of Rov also
requires control movement along a reference path. We treated in the third part the
Rov’s stability problem to ensure the tracking of a reference trajectory. These results
are operated on a virtual platform, and implemented on the dedicated Virtools software
for this application. To lighten the structure in terms of sensors and because of
the high prices of various sensors, it is necessary to design a system called auxiliary
observer who charge rebuild unmeasurable states using available information. A nonlinear
observer has been proposed to the estimation of linear and non-measurable angular
velocity, which will be considered as virtual sensors. These sensors will be implemented
on the platform that will be used to animate the ROV in its virtual world.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
