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

14 1. LE VOL EN FORMATIONque d’habitude, c’est-à-dire par rapport aux missions spatiales mono-satellite. Souvent, ce fait fécondedes coopérations encore plus étroites entre les différentes agences spatiales, par exemple dans les casdes missions LISA (ESA et NASA) ou PRISMA (SSC, DLR et CNES).N’oublions pas de mentionner la difficulté principale liée au vol en formation, le fait que les vaisseauxdoivent assumer leurs places dans une configuration prédéfinie, en position et en orientationen même temps. Ainsi, la séparation dans les missions spatiales mono-satellite entre contrôle d’orbiteet d’attitude disparaît. En outre, le mouvement relatif des vaisseaux doit être coordonné pendant lemaintien et la reconfiguration de la formation.Finalement, un enjeu important du vol en formation est l’utilisation de nouveaux types d’actionneurset de capteurs. La plupart de ces dispositifs sont encore en cours de réalisation. Dans cecontexte, il est envisageable de réutiliser des technologies développées pour les rendez-vous spatiaux.Il est important à noter également que certains aspects restent inchangés par rapport aux missionsmono-satellite comme les orbites utilisées, certains capteurs et les problèmes liés à leur calibration,ainsi que la partie absolue des perturbations orbitales.1.5 Objectifs de la thèseDans cette section, nous détaillerons le périmètre de cette thèse, c’est-à-dire les aspects qui constituentdes objectifs de la thèse et des aspects qui ne seront pas traités dans la thèse.Comme l’intitulé l’indique, nous aimerions faire de la commande en boucle fermée. Contrairementà des approches axe-par-axe utilisées dans la plupart des missions spatiales actuellement, nous focaliseronsnotre attention sur des techniques modernes de commande linéaire multivariable. Un soucipermanent est l’embarquabilité des correcteurs synthétisés, c’est-à-dire une complexité suffisammentréduite pour pouvoir être réalisé sur un ordinateur de bord. Un autre souci important est la significationphysique des états du correcteur pour qu’il puisse être initialisé facilement.La synthèse de correcteurs multivariable repose généralement sur des modèles du système à asservir.Par conséquent, un premier volet de la thèse doit traiter la conception de modèles utilisables à desfins de synthèse de correcteurs. Dans ce contexte, il est souhaitable de profiter le plus possible desmodèles existant dans la littérature, mais aussi de faire de nouvelles contributions en cas de besoin. Ilest important de faire la distinction entre les deux types de modèle suivants :– modèles de simulation, c’est-à-dire des modèles prenant en compte autant d’aspects et ainsi leplus proche de la réalité que possible ;– modèles de synthèse, c’est-à-dire des modèles prenant en compte seulement les aspects les plusimportants et possédant une complexité réduite pour être exploitables par des algorithmes desynthèse multivariable.Vu l’objectif global de cette thèse, nous nous focaliserons sur des modèles de synthèse. En particulier,une étape très importante sera la linéarisation de modèles non-linéaires afin de pouvoir avoirrecours aux méthodes de synthèse linéaires. Outre des modèles dynamiques, des modèles décrivant lescapteurs, actionneurs, ainsi que les perturbations orbitales seront indispensables.Bien que la simulation soit un outil indispensable dans la conception et vérification de missionsspatiales, notre ambition n’est pas de concevoir un simulateur de haute fidélité. Nous nous restreindronsà simuler seulement les aspects qui nous paraissent importants.La présentation des différentes missions de vol en formation planifiées a clairement montré qu’iln’existe pas le vol en formation. Au contraire, le vol en formation a beaucoup de facettes, et chaqueCommande boucle fermée multivariable pour le vol en formation de vaisseaux spatiaux