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224 5. MÉTHODOLOGIE POUR PILOTAGE EN ATTITUDE/TRANSLATIONLes capteurs utilisés dans chacun des modes opérationnels sont résumés dans le Tab. 5.18.Table 5.18 – Capteurs utilisés dans les différents modes opérationnels auxiliairesNo. Mode opérationnel auxiliaire Vaisseau Capteurs1 Contrôle grossier de la Recombinateur Senseur stellaire standardposition Sidérostats Senseur stellaire standardCapteur radiofréquence2 Contrôle de la position Recombinateur Senseur stellaire standardlatérale Sidérostats Senseur stellaire standardCapteur radiofréquenceCapteur latéral grossier3 Contrôle de l’attitude Recombinateur Senseur stellaire standardrelativeCapteur d’incidence du faisceau optiqueSidérostats Senseur stellaire standardCapteur radiofréquenceCapteur latéral grossier4 Contrôle fin de la position Recombinateur Senseur stellaire standardlatérale et de la différenceCapteur d’incidence du faisceau optiquede marche Sidérostats Senseur stellaire standardCapteur radiofréquenceCapteur latéral grossierCapteur latéral finCapteur longitudinal fin5 Observation Recombinateur Senseur stellaire standardCapteur d’incidence du faisceau optiqueSidérostats Senseur stellaire standardCapteur radiofréquenceCapteur latéral grossierCapteur latéral finCapteur longitudinal finLes transitions entre les différents modes opérationnels auxiliaires, nommées 1 → 2 jusqu’à 4 → 5dans la Fig. 5.22, ne peuvent avoir lieu avant que les capteurs utilisés dans le mode suivant ontaccroché. Le mot accrochage signifie dans ce contexte que les capteurs concernés commencent à prendredes mesures grâce à un positionnement relatif des vaisseaux qui est suffisamment favorable.La transition 4 → 5 est une exception car les ensembles des capteurs utilisés dans les modesopérationnels auxiliaires 4 et 5 sont identiques. Par conséquent, les modes 4 et 5 utilisent le mêmecorrecteur. Le mode d’observation commence dès que la charge utile est opérationnelle, c’est-à-direque le mouvement relatif est suffisamment amorti.Dans le reste de cette section, nous traiterons principalement deux problématiques.Premièrement, il faut trouver une façon d’initialiser le correcteur suivant après avoir effectué unecommutation. Nous verrons que le fait d’avoir utilisé la synthèse H 2 permet d’y arriver de façon trèssimple.Deuxièmement, il est important de ne pas commuter à un moment précoce. Si tel est le cas, ilpeut arriver que le comportement transitoire dû au correcteur du mode suivant pousse la formationen dehors du champ de vue d’un ou de plusieurs des capteurs utilisés. Dans ce cas, il est nécessaire decommuter dans le sens inverse. Ceci peut se reproduire et éventuellement conduire à un cycle limite deCommande boucle fermée multivariable pour le vol en formation de vaisseaux spatiaux
5.5 Commutation entre correcteurs 225commutations dans les deux sens, ce qui est un comportement fortement indésirable et à éviter à toutprix. La manière la plus naturelle afin d’éviter ce phénomène est de trouver une garantie qu’aucunecommutation dans le sens inverse sera nécessaire, sauf dans un cas exceptionnel (par exemple uneperturbation imprévue et temporaire).5.5.2 Revue bibliographiqueDe nombreux chercheurs dans le domaine du vol en formation ont reconnu la problématique del’accrochage des capteurs.Par exemple, Aung et al. [11] décrivent une succession de quatre modes dans le cadre de la missionTerrestrial Planet Finder afin d’arriver au mode d’observation à partir du mode d’acquisition de laformation.Philippe [138] propose une répartition en différents modes successifs utilisant différents capteurspour la mission Darwin.Pirson et al. [140] conçoivent un enchaînement de plusieurs boucles d’asservissement avecdifférents capteurs pour l’étude ICC2. Un simulateur permet de valider cette approche.La réalisation pratique de la commutation entre les différents correcteurs, en particulier l’instantde la commutation et l’initialisation du correcteur suivant, reste floue dans les trois référencesprécédemment citées. On peut supposer que les auteurs prévoient une commutation dès que l’état dusystème est tel que les capteurs concernés fournissent une mesure. Cependant, nous avons déjà mentionnéles risques liés à une telle approche. La problèmes liés aux champs de vue limités de certainscapteurs ne sont pas abordés.Lurie [108] propose un algorithme de commutation pour la dynamique mono-axe qui est basésur des considérations dans le plan de phase. Deux régions sont attribuées aux modes de suivi et depivotage. Ces régions ne sont pas disjointes et ne couvrent pas le plan de phase entier. Cette approchesemble fonctionner dans une simulation présenté par l’auteur, mais aucune justification théorique n’estdonnée. Une extension proposée pour le cas multivariable reste très floue.En dehors du vol en formation de satellites, il existe une littérature abondante sur la commutationentre différents correcteurs ou différents systèmes. Dans tous les cas, le fait important est que ladynamique en boucle fermée change.Kanev et Verhaegen [83] traitent le problème de la reconfiguration de correcteurs dans lecas d’une panne d’un actionneur, d’un capteur ou d’un autre élément du système. Un ensemble decorrecteurs LQG est synthétisé dont chacun est prévu pour un certain cas de panne. Grâce à uneoptimisation ayant recours à des inégalités matricielles linéaires, la stabilité du système en bouclefermée peut être garantie et le comportement du système dégradé reste le plus proche possible ducomportement nominal. Les correcteurs sont sous forme d’estimateurs et permettent donc de renoncerà une initialisation après une commutation. Ce papier est intéressant du point de vue des méthodesutilisés. Cependant, il ne traite pas le cas d’un champ de vue limité d’un capteur.Paxman et Vinnicombe [136] utilisent une fonction de Lyapunov et des inégalités matricielleslinéaires pour analyser et concevoir des schémas de commutation en présence de commutations arbitraires.Ici, un schéma de commutation consiste en une matrice qui multiplie les états finaux dusystème et du correcteur afin de fournir l’état initial du correcteur après la commutation. Les auteursdonnent des garanties de stabilité et abordent également la question du choix de la structure ducorrecteur.Commande boucle fermée multivariable pour le vol en formation de vaisseaux spatiaux
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