Contribution to the synthesis of observers for nonlinear systems under communication constraints

Contribution à la synthèse d’observateurs pour les systèmes non linéaires sous contraintes de communication

Cheikh A.B. Hann (1)

1 Equipe Automatique - Laboratoire GREYC - UMR6072

Networked Control Systems (NCS) are systems in which the controllers and the whole set of sensors and actuators communicate via a serial communication network. The presence of the network in the control loop imply that one takes into account some constraints (sampling, delay, network scheduling protocol, data losses and quantization) inherent to NCSs in the analysis of the stability and performance of the control loop. In this thesis, we treat the synthesis of observers for nonlinear systems under this network communication constraints. We particularly focus on three constraints: sampling, delay and network scheduling protocol. We propose a global exponential observer combined with a state predictor for a class of nonlinear globally Lipschitz systems under constant transmission delay and periodic scheduling protocol. The synthesis of dynamical high gain observers for sampled-data nonlinear globally Lipschitz systems is also treated. We address the issue of the sensitivity to measurements error inherent to this kind of observers. Hybrid adaptive observer are designed for a class of state affine sampled-data systems with constant unknown parameters. An output predictor is used to estimate the output between the sampling times.

Les systèmes de commande en réseau sont des systèmes dans lesquels les contrôleurs, les actionneurs et les capteurs sont reliés à travers un réseau. L'introduction du réseau dans la boucle de rétroaction entraîne la nécessité de prendre en compte certaines contraintes de communications (échantillonnage, retard, ordonnancement, perte de données et quantification) dans l'analyse de stabilité du système commandé. Cette thèse traite de la synthèse d'observateurs pour les systèmes non linéaires soumis à ces contraintes de communications. Nous nous intéressons essentiellement aux contraintes d'échantillonnage, de retard et d'ordonnancement dans le réseau. Nous proposons un observateur robuste combiné à un prédicteur d'état pour les systèmes non linéaires globalement Lipschitz soumis à un retard de transmission constant et un protocole d'ordonnancement périodique. La synthèse d'observateurs grand-gain avec un gain dynamique pour une classe de systèmes non linéaires globalement Lipschitz à sorties échantillonnées est traitée. Ce type d'observateurs permet de réduire la sensibilité au bruit de mesure inhérent aux observateurs grand-gain. Nous proposons également deux observateurs adaptatifs pour les systèmes affines en l'état comportant des paramètres inconnus et à sortie échantillonnée. Nous introduisons un prédicteur de la sortie afin de remédier à l'absence de mesure entre les instants d'échantillonnage.

Mots clés: nonlinear systems; sensor

Mots clés: systèmes non linéaires; Capteur

Domaines: Automatique / Robotique

Cheikh A.B. Hann. Contribution à la synthèse d’observateurs pour les systèmes non linéaires sous contraintes de communication. Automatique / Robotique. Université de Caen, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01113761⟩