Commande boucle fermée multivariable pour le vol en ... - ISAE

184 5. MÉTHODOLOGIE POUR PILOTAGE EN ATTITUDE/TRANSLATIONde translation dans le chapitre précédent était environ 10 −3 rad/s, tandis que celle de la dynamiqueen attitude serait plutôt entre 10 −1 rad/s et 10 0 rad/s.Or, de nombreuses missions requièrent un asservissement au même temps en attitude et en translationdans la même bande spectrale. Nous verrons cette exigence dans le cas de la mission Pegase. Demanière générale, il est toujours important de disposer d’un asservissement combiné en translation eten attitude lorsqu’il existe un couplage important entre les deux dynamiques. En principe, ce couplageest toujours existant à cause du fait que l’emplacement des capteurs et actionneurs ne coïncide jamaisavec le centre de masse du vaisseau.5.1 Revue bibliographiqueQuelques chercheurs se sont consacrés à la commande en attitude et en translation simultanée,mais les publications dans ce domaine sont beaucoup moins nombreuses que celles sur la commandeen translation.Alonso et al. [9] considèrent deux satellites volant en formation en orbite terrestre. La positionrelative est mesurée grâce à un capteur similaire au capteur latéral fin présenté dans le Chapitre 3. Desestimateurs sont conçus séparément pour les dynamiques en attitude et en translation. Une analyse destabilité ayant recours à la théorie de Lyapunov est présentée. Par ailleurs, la dynamique en attitudeest formulée avec des quaternions. Les auteurs n’abordent pas le problème de la commande.Dubovitsky et al. [50] présentent le système de métrologie pour la mission d’interférométrieStarlight. La formation consiste en deux vaisseaux, un collecteur et un recombinateur. La métrologieest composée d’une partie longitudinale d’une part et d’une métrologie angulaire d’autre part.Pirson et al. [140] décrivent la mission d’interférométrie ICC2 qui est un précurseur de la missionDarwin. La formation consiste en trois vaisseaux, dans une configuration identique à celle de Pegase.Les auteurs mentionnent les spécifications imposées par l’optique embarquée, l’ensemble des capteurset les actionneurs. En outre, les différents modes opérationnels avec leurs capteurs spécifiques sontdétaillés. Un outil de simulation est présenté et le comportement en temps réel est validé. Malheureusement,ce papier ne détaille pas la synthèse des correcteurs et la dynamique utilisée.Kim et al. [90] modélisent les dynamiques non-linéaires en attitude et en translation de plusieurssatellites volant en formation sur une orbite terrestre elliptique. Ensuite, ils utilisent un filtre de Kalmanétendu (angl. extended Kalman filter, EKF) afin d’estimer les positions et orientations relativesainsi que l’anomalie vraie et le rayon de l’orbite du leader de la formation. Un point remarquableest l’utilisation de capteurs relatifs multiples dont chacun consiste en une source lumineuse sur unvaisseau et un capteur photographique combiné avec une lentille sur un autre vaisseau.Chen et al. [36] proposent une autre méthode de filtrage afin d’estimer les orientations relatives dela mission Terrestrial Planet Finder, le filtre de Kalman unscented (angl. unscented Kalman filter,UKF). Les auteurs comparent les deux méthodes EKF et UKF et jugent que le UKF est le meilleurchoix en ce qui concerne le vol en formation grâce à une robustesse accrue.Lee et al. [99] considèrent la mission SIM (angl. space interferometry mission). Bien que cettemission consiste en un seul satellite, le principe de l’interféromètre est similaire à celui de la missionPegase que nous considérerons dans la suite de ce chapitre. Les auteurs montrent les besoins entermes de précision de pointage de la mission, identifient les principales sources d’erreur (par exemplecalibration imparfaite, vibrations et biais) et en dérivent des budgets d’erreurs de pointage.LoBosco [105] décrit un modèle conçu pour une version mono-vaisseau de la mission TerrestrialCommande boucle fermée multivariable pour le vol en formation de vaisseaux spatiaux