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Morin, Pascal (1969-....; professeur des universités)

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Works: 21 works in 26 publications in 2 languages and 32 library holdings
Roles: Other, Opponent, Author, Thesis advisor, 958
Publication Timeline
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Most widely held works by Pascal Morin
Sur la stabilisation par retour d'état instationnaire by Pascal Morin( Book )

4 editions published in 1996 in French and held by 8 WorldCat member libraries worldwide

CE MEMOIRE PORTE SUR LA SYNTHESE DE COMMANDES PAR RETOUR D'ETAT INSTATIONNAIRE. L'INTERET DE CE TYPE DE COMMANDE EST D'ABORD APPARU DU FAIT QUE PLUSIEURS SYSTEMES MECANIQUES, COMMANDABLES, NE SONT PAS ASYMPTOTIQUEMENT STABILISABLES AVEC DES COMMANDES PAR RETOUR D'ETAT AUTONOME CONTINUES, C'EST A DIRE DES COMMANDES QUI NE DEPENDENT QUE DE L'ETAT (POSITION, ORIENTATION,) DU SYSTEME. C'EST LE CAS PAR EXEMPLE DES ROBOTS MOBILES A ROUES (DITS NON-HOLONOMES), DONT ON SOUHAITE STABILISER LA POSITION ET L'ORIENTATION. C'EST AUSSI LE CAS DES SATELLITES RIGIDES, COMMANDES AN COUPLES SUIVANT DEUX DIRECTIONS SEULEMENT, ET DONT ON SOUHAITE STABILISER L'ORIENTATION. CES SYSTEMES PEUVENT CEPENDANT ETRE STABILISES ASYMPTOTIQUEMENT AVEC DES COMMANDES PAR RETOUR D'ETAT INSTATIONNAIRE CONTINUES, C'EST A DIRE DEPENDANT A LA FOIS DE L'ETAT DU SYSTEME ET DE LA VARIABLE TEMPORELLE. PLUS GENERALEMENT, IL A ETE MONTRE QUE LA PLUPART DES SYSTEMES COMMANDABLES SONT STABILISABLES AVEC DE TELLES COMMANDES ; CE QUI OUVRE LA VOIE A DE NOUVELLES POSSIBILITES POUR LA STABILISATION DES SYSTEMES NON LINEAIRES. LE TRAVAIL EXPOSE DANS CETTE THESE PORTE SUR LA SYNTHESE DE TELLES LOIS DE COMMANDE. DIFFERENTES SOLUTIONS SONT PROPOSEES POUR LA STABILISATION DU SATELLITE AINSI QUE POUR CELLE DES ROBORS MOBILES. UNE METHODE GENERALE POUR LA STABILISATION DE SYSTEMES COMMANDABLES SANS DERIVE EST AUSSI PRESENTEE. ENFIN, CERTAINS ASPECTS CONCERNANT LE COMPORTEMENT TRANSITOIRE ET LES PROPRIETES DE ROBUSTESSE SONT AUSSI ETUDIES
Contributions au contrôle automatique de véhicules aériens by Minh Duc Hua( Book )

2 editions published in 2009 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The control of underactuated vehicles has received increasing interests in relation with various robotic applications. This thesis focuses more specifically on the general problem of automatic control of aerial vehicles, and in particular of Vertical Take-Off and Landing vehicles. The contributions of this work is twofold. Firstly, this work sets the foundations of a general control approach for a large family of thrust-propelled underactuated vehicles in order to stabilize reference trajectories either in thrust direction, velocity, or position. The basic modeling assumption is that the vehicle is propulsed via a thrust force along a single body-fixed direction and that it has full torque actuation for attitude control. Motivated by robustness issues, a novel nonlinear integrator technique is proposed allowing to compensate for modeling errors and perform robustly against external perturbations. Secondly, we propose two novel attitude estimation algorithms, based on measurements provided by a GPS and an IMU embarked on the vehicle. The proposed methods make use of the measurement of the linear velocity to estimate the vehicle's acceleration, and improves significantly the precision of the estimated attitude, especially in the case of important accelerations
Balance preservation and task prioritization in whole body motion control of humanoid robots by Alexander Sherikov( )

1 edition published in 2016 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Un des plus grands défis dans la commande des robots est de combler l'écart entre la capacité de mouvement de l'humain et des robots humanoïdes. La difficulté réside dans la complexité des systèmes dynamiques représentant les robots humanoïdes: la non linéarité, le sous-actionnement, le comportement non-lisse en raison de collisions et de frottement, le nombre élevé de degrés de liberté. De plus, les robots humanoïdes sont censés opérer dans des environnements non-déterministes, qui exigent une commande temps réel avancée.L'approche qui prévaut actuellement pour faire face à ces difficultés est d'imposer diverses restrictions sur les mouvements et d'employer des modèles approximatifs des robots. Dans cette thèse, nous suivons la même ligne de recherche et proposons une nouvelle approche pour la conception de contrôleurs corps entier qui préservent l'équilibre. L'idée principale est de tirer parti des avantages des modèles approximatifs et de corps entier en les mélangeant dans un seul problème de contrôle prédictif avec des objectifs strictement hiérarchisés.La préservation de l'équilibre est l'une des principales préoccupations dans la commande des robots humanoïdes. Des recherches antérieures ont déjà établi que l'anticipation des mouvements est essentiel à cet effet. Nous préconisons que l'anticipation est utile dans ce sens comme un moyen de maintenir la capturabilité du mouvement, i.e., la capacité de s'arrêter. Nous soulignons que capturabilité des mouvements prévus peut être imposée avec des contraintes appropriées. Dans la pratique, il est fréquent d'anticiper les mouvements du robot à l'aide de modèles approximatifs afin de réduire l'effort de calcul, par conséquent, un contrôleur séparé de mouvement du corps entier est nécessaire pour le suivi. Au lieu de cela, nous proposons d'introduire l'anticipation avec un modèle approximatif directement dans le contrôleur corps entier. En conséquence, les mouvements du corps entier générés respectent les contraintes de capturabilité et les mouvements anticipes du modèle approximatif prennent en compte les contraintes et les tâches désirées pour le corps entier. Nous posons nos contrôleurs du mouvement du corps entier comme des problèmes d'optimisation avec des objectifs strictement hiérarchisés. Bien que cet ordre de priorité soit commun dans la littérature, nous croyons qu'il est souvent mal exploité.Par conséquent, nous proposons plusieurs exemples de contrôleurs, où la hiérarchisation est utile et nécessaire pour atteindre les comportements souhaités. Nous évaluons nos contrôleurs dans deux scénarios simulés, où la tâche du corps entier du robot influence la marche et le robot exploite éventuellement un contact avec la main pour maintenir son équilibre en étant debout
Fusion de données inertielles et magnétiques pour l'estimation de l'attitude sous contrainte énergétique d'un corps rigide accéléré by Aida Makni( )

1 edition published in 2016 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

In this PhD. thesis we deal with attitude estimation of accelerated rigid body moving in the 3D space using quaternion parameterization. This problem has been widely studied in the literature in various application areas. The main objective of the thesis is to propose new methods for data fusion to combine inertial gyros) and magnetic measurements. The first challenge concerns the attitude estimation during dynamic cases, in which external acceleration of the body is not negligible compared to the Gravity. Two main approaches are proposed in this context. Firstly, a quatenion-based adaptive Kalman filter (q-AKF) was designed in order to compensate for such external acceleration. Precisely, a smart detector is designed to decide whether the body is in static or dynamic case. Then, the covariance matrix of the external acceleration is estimated to tune the filter gain. Second, we developed descriptor filter based on a new formulation of the dynamic model where the process model is fed by accelerometer measurements while observation model is fed by gyros and magnetometer measurements. Such modeling gives rise to a descriptor system. The resulting model allows taking the external acceleration of the body into account in a very efficient way. The second challenge is related to the energy consumption issue of gyroscope, considered as the most power consuming sensor. We study the way to reduce the gyro measurements acquisition by switching on/off the sensor while maintaining an acceptable attitude estimation. The effciency of the proposed methods is evaluated by means of numerical simulations and experimental tests
Planification de trajectoire et commande pour les robots mobiles non-holonomes by Yingchong Ma( Book )

2 editions published in 2013 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This PhD thesis is dedicated to the path planning and control strategy for non-holonomic mobile robots. After a review of the recent researches and their features, new path planning algorithms and control strategies are proposed. Firstly, the identification of different mobile robot kinematic models is discussed, robot kinematic models are formulated as a switched singular nonlinear system, and the problem becomes the real-time identification of the switching signal. Secondly, based on the identified model, a local path planning algorithm is proposed, in which the irregular contour of obstacles is represented by segments. The path planning problem is formulated as a constrained receding horizon planning problem and the trajectory is obtained by solving an optimal control problem with constraints. Thirdly, we apply an i-PID controller to control the non-holonomic mobile robot with measurement disturbance. A switching parameter [alpha] is proposed because of the particularity of the non-holonomic system. In addition to our proposed path planning algorithm, another path planning approach using potential field is proposed. The modified potential field function, which takes into account the robot orientation and angular velocity, is able to solve local minima problems and produce smooth forces to avoid oscillations. Finally, a cooperative path planning approach between robots is proposed by using the shared local information of each robot. The visibility graph is used to generate a series of intermediate objectives which will guarantee the robots reaching the final objective, and an algorithm is proposed to expand obstacles and merge obstacles when two obstacles intercross
Fusion de données visuo-inertielles pour l'estimation de pose et l'autocalibrage by Glauco Garcia Scandaroli( )

1 edition published in 2013 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les systèmes multi-capteurs exploitent les complémentarités des différentes sources sensorielles. Par exemple, le capteur visuo-inertiel permet d'estimer la pose à haute fréquence et avec une grande précision. Les méthodes de vision mesurent la pose à basse fréquence mais limitent la dérive causée par l'intégration des données inertielles. Les centrales inertielles mesurent des incréments du déplacement à haute fréquence, ce que permet d'initialiser la vision et de compenser la perte momentanée de celle-ci. Cette thèse analyse deux aspects du problème. Premièrement, nous étudions les méthodes visuelles directes pour l'estimation de pose, et proposons une nouvelle technique basée sur la corrélation entre des images et la pondération des régions et des pixels, avec une optimisation inspirée de la méthode de Newton. Notre technique estime la pose même en présence des changements d'illumination extrêmes. Deuxièmement, nous étudions la fusion des données a partir de la théorie de la commande. Nos résultats principaux concernent le développement d'observateurs pour l'estimation de pose, biais IMU et l'autocalibrage. Nous analysons la dynamique de rotation d'un point de vue non linéaire, et fournissons des observateurs stables dans le groupe des matrices de rotation. Par ailleurs, nous analysons la dynamique de translation en tant que système linéaire variant dans le temps, et proposons des conditions d'observabilité uniforme. Les analyses d'observabilité nous permettent de démontrer la stabilité uniforme des observateurs proposés. La méthode visuelle et les observateurs sont testés et comparés aux méthodes classiques avec des simulations et de vraies données visuo-inertielles
Commande référencée vision pour drones à décollages et atterrissages verticaux by Henry de Plinval( )

1 edition published in 2014 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The computers miniaturization has paved the way for the conception of Unmanned Aerial vehicles - "UAVs"- that is: flying vehicles embedding computers to make them partially or fully automated for such missions as e.g. cluttered environments exploration or replacement of humanly piloted vehicles for hazardous or painful missions. A key challenge for the design of such vehicles is that of the information they need to find in order to move, and, thus, the sensors to be used in order to get such information. A number of such sensors have flaws (e.g. the risk of being jammed). In this context, the use of a videocamera offers interesting prospectives. The goal of this PhD work was to study the use of such a videocamera in a minimal sensors setting: essentially the use of visual and inertial data. The work has been focused on the development of control laws offering the closed loop system stability and robustness properties. In particular, one of the major difficulties we faced came from the limited knowledge of the UAV environment. First we have studied this question under a small displacements assumption (linearity assumption). A control law has been defined, which took performance criteria into account. Second, we have showed how the small displacements assumption could be given up through nonlinear control design. The case of a trajectory following has then been considered, with the use of a generic error vector modelling with respect to an unknown reference point. Finally, an experimental validation of this work has been started and helped validate a number of steps and challenges associated to real conditions experiments. The work was concluded with prospectives for future work
La Phi-théorie : une approche pour la conception de lois de commande de vol des véhicules convertibles by Leandro Ribeiro Lustosa( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Since their debut in the 50s, vertical take-off and landing (VTOL) aircraft would only be flown by the most experienced pilots. Recent advances on low-cost inertial sensors, embedded computing and control technology -- on the other hand -- support stability augmentation systems (SAS) in mitigating unstable dynamic modes and allowing for inexperienced (or even autonomous) flight. Nearly all autopilot design techniques, however, rely on accurate mathematical descriptions of novel and thus unfamiliar architectures (e.g., number and positioning of propellers, number and positioning of fixed/variable aerodynamic surfaces). The present thesis establishes an unified framework, namely the Phi-theory, for assessing hybrid vehicles handling qualities and, moreover, designing appropriate stabilizing control laws. This study sets out to establish a tractable model for tail-sitting vehicles in view of control design and qualitative dynamics analysis. The proposed Phi-theory not only yields a numerically advantageous model but also extends our comprehension of tail-sitting vehicles. In sharp contrast with existent literature, the proposed model is globally non-singular, polynomial-like and bypasses the use of aerodynamic angles of attack and sideslip (both free-stream and propwash-induced!). Nevertheless, even if mathematically elegant, a mathematical model has practical use only if consistent with reality. This thesis shows this is the case by means of wind tunnel data and flight experiments. I strongly believe Phi-theory provides a fitting balance between model complexity and controller design simplicity
Suivi de chemin 3D de nageurs magnétiques à faible nombre de Reynolds by Ali Oulmas( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Magnetic microrobots, which swim using bio-inspired propulsion modes, appear very promising for manipulation and characterization of objects at microscopic scale inside confined and very restricted environments, unlike conventional micromanipulation methods. The literature proposes a variety of microrobots with different geometric shapes and magnetic properties. However, the motion controls proposed remain simple, imprecise and insufficiently robust for performing real tasks. In addition, there is still uncertainty that all these artificial microswimmers can accomplish the same tasks with equal performance. The objective of this thesis is thus to propose : generic motion controls by visual servoing in space for all kinds of microswimmers with nonholonomic constraints in order to improve the microswimmer performances, a set of comparison criteria between robots with a different topology or propulsion mode for choosing the most efficient microswimmer in order to perform a specific task. Path following control laws in space are synthesized and experimentally validated on helical and flexible swimmers under different conditions. These robots operate in low Reynolds number fluid, imitating respectively bacteria and spermatozoa and are actuated with uniform magnetic field. These two classes of swimmers have different actuation mode and geometric shape. Their performances are thus compared according to the task to be performed, the environment in which the robots evolve and the manufacturing constraints
Contrôle non linéaire et guidage visuel de véhicules sous-marins by Lam Hung Nguyen( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les récents progrès technologiques ont suscité un intérêt croissant pour les applications robotiques sous-marines. Historiquement, les contraintes liées à la charge utile ont fortement limité le développement des véhicules sous-marins à modèle réduit. Ils sont petits, leur dynamique est très non linéaire, soumis à des effets hydrodynamiques complexes et imprécis et à des perturbations proportionnables aux actions de contrôle. Par conséquent, ils constituent un terrain d'essai idéal pour les techniques de contrôle non-linéaire sophistiquées. Les techniques de contrôle classiques appliquées à ces véhicules semblent inadéquates pour faire face à leur dynamique hautement non-linéaire, aux incertitudes des modèles et aux perturbations externes. Une autre question clé qui se pose est la difficulté de la navigation dans des environnements encombrés et à proximité d'obstacles sans positionnement précis par rapport à l'environnement et sans mesure de vitesse. Dans la présente thèse, deux sujets de recherche ont été considérés: 1) Deux nouveaux schémas de contrôle par asservissement visuel dynamique (sans mesure de la vitesse linéaire) pour les véhicules sous-marins complètement actionnés ont été proposés. Ces deux contrôleurs ont été développés pour deux configurations différentes de la caméra : pointant vers le bas et vers l'avant. La principale contribution ici est de s'en passer du coûteux capteur de vitesse (DVL) utilisé pour mesurer la vitesse linéaire. Les performances des deux algorithmes de contrôle ont été validées par des simulations et via des essais pratiques dans un environnement très difficile. La plateforme expérimentale ainsi que le logiciel de développement a été conçue sur la période la thèse. 2) Nous avons proposé un nouvel algorithme de poursuite de trajectoire pour une classe de véhicules sous-déclenchés ayant une forme axisymétrique allongée. La méthode proposée utilise un nouveau modèle dynamique non linéaire du véhicule et exploite la symétrie du véhicule pour la synthèse de la conception des commandes. La performance de la loi de contrôle élaborée et sa robustesse ont été validées via des simulations en utilisant un modèle réaliste d'un véhicule sous-marin
Contributions à l'estimation et à la commande d'attitude de véhicules aériens autonomes by Lotfi Benziane( )

1 edition published in 2015 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Nowadays, we see a growing popularity of the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) ofespecially Vertical Take-Off and Landing (VTOL) type. One of the most known VTOL is thequadrotor or Quadcopter which is probably the most used one as a research platform. Thisthesis deal with attitude control and estimation techniques applied to a rigid body movingin 3D space such as Quadcopter VTOL. The first contribution of this thesis is the design ofa new class of complementary linear-like filters allowing the fusion of inertial vector measurementswith angular velocity measurements and combined with algebraic algorithms asTRIAD, QUEST etc. to give an efficient attitude estimation solution. This class of filtersallows several possibilities of implementation such as the order of the filters which can bechosen high in order to reduce more the measurement noise and the form of the filters thatcan be direct or passive and the ability to take into account the possible gyro bias. Lyapunovanalysis shows the global asymptotic convergence of the estimation errors to zero. The sameprinciple of data fusion is used for the proposed new attitude control law in which the complementaryfilters were included to reduce the effect of measurement noise. The obtainedcontroller ensures almost global stability of the desired equilibrium point; it represents thesecond contribution of this thesis. The third contribution takes into consideration an interestingspecial case, where instantaneous measurements of attitude and angular velocity areunavailable. A first order linear auxiliary system based directly on vector measurements isused in an observer-like system to handle the luck of angular velocity. The proposed controllerensures almost global asymptotic stability of the trajectories to the desired equilibriumpoint. Detailed sets of experiments were done to validate the obtained results
Theoretical developments and experimental evaluation of a novel collaborative multi-drones grasping and manipulation system of large objects. by Zhongmou Li( )

1 edition published in 2021 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Cette thèse propose un nouveau concept de robot de manipulation aérienne appelé Flying Gripper. Ce robot est un manipulateur aérien, destiné à la saisie, la manipulation et le transport de grands objets de manière autonome. Le robot Flying Gripper est composé de quatre quadrotors, de quatre doigts auto-adaptatifs et d'un châssis. Les principaux apports de ces travaux sont: (1) un concept mécanique original reposant sur l'utilisation de plusieurs quadrotors et tirant parti de la rotation en lacet des quadrotors pour actionner un mécanisme de préhension auto-adaptatif et intrinsèquement sûr (2) une méthode pour analyser des torseurs disponibles en tenant compte des contraintes d'égalité et d'inégalité imposées par les limites d'actionnement, les butées mécaniques et les relations d'équilibre; (3) une commande prédictive permettant de manipuler l'objet saisie avec une masse, des inerties et un centre de masse inconnus; (4) un algorithme d'allocation de contrôle dynamique pour la distribution de l'effort de contrôle, de manière à optimiser l'efficacité énergétique et à assurer la continuité de la commande, en considérant les limites mécaniques du robot.Des simulations numériques et des tests expérimentaux ont été effectués pour valider les performances du contrôleur
Contributions to robotic control design with formal safety and stability guarantees by Philipp Schlehuber-Caissier( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'une des problématiques les plus importantes en robotique, ou dans un sens large pour tous les systèmes cyber-physiques, est celle de la sûreté. Pour assurer celle-ci il faut garantir que certains événements ou états ne peuvent jamais arriver en considérant toutes les circonstances possible. On cherche donc à synthétiser automatiquement des lois de commande pour des systèmes cyber-physiques qui garantissent certaines propriétés définies auparavant. Pour y arriver j'explore dans ma thèse des approches mixtes tissant un lien entre les méthodes formelles, notamment la théorie des automates temporisés et la commande supervisée, d'une part et la robotique et ses méthodes numériques basées sur l'optimisation d'autre part. Concrètement mes travaux sont axés autour de trois sujets majeurs complémentaires: 1) Utilisation du formalisme des automates temporisées avec une abstraction du système cyber-physique pour synthétiser des lois de commande formellement prouvées 2) Stabilité des systèmes dynamiques 3) Apprentissage par démonstration avec des garanties de stabilité
Perception pour la navigation et le contrôle des robots mobiles. Application à un système de voiturier autonome by Mihai Chirca( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Ce travail porte sur la conception d'un système capable d'effectuer des manœuvres de parking automatique plus polyvalent que ceux actuellement commercialisés, tout en conservant une définition technique des capteurs extéroceptifs limités en prix et en gabarit. Un cas d'usage typique est de permettre au véhicule de se rendre automatiquement dans la zone de garage du domicile de son propriétaire, cette fonction est classiquement appelée voiturier autonome à domicile. Partant de l'existant et connaissant les performances attendues, une architecture système et une architecture fonctionnelle ont été tracées. Cela a permis de constituer un ensemble de fonctions interconnectées qui ont participé dans la création d'une architecture software modulaire ainsi que dans la création des interfaces de connexion au véhicule prototype. Dans un premier temps, nous explorons la problématique de la détection d'obstacles. Partant d'un système propriétaire fermé de capteurs ultrason, nous avons réussi à réaliser une carte d'obstacle à un niveau de précision supérieur au produit d'origine. Une augmentation de la limite de détection des capteurs ultrason a été réalisée utilisant une technique Structure from Motion. Ces informations d'occupation ont été exploitées par la suite pour traiter la problématique de détection du couloir de navigation. Dans un second temps, la fonction de localisation du véhicule est abordée. Trois techniques de localisation collaborent pour une robustesse de fonctionnement continu : la localisation odométrique, la localisation par appariement des grilles d'occupation et la localisation par appariement entre une image actuelle et une base d'images adaptée à notre besoin et améliorée en termes de temps de calcul. Enfin, nous nous sommes intéressés à la problématique de navigation du véhicule. Nous avons considéré résolue la problématique de contrôle des actionneurs pour le suivi d'une trajectoire donnée et nous nous sommes concentrés sur la création d'une trajectoire admissible. Nous avons développé une technique de planification locale pour l'évitement d'un d'obstacles non cartographiés. Pour la construction de trajectoire nous avons utilisé des courbes à géométrie connue et avons montré qu'en utilisant trois clothoïdes et éventuellement deux arcs de cercle (si le braquage maximal est atteint) il est possible de créer des trajectoires à courbure continue adaptées à notre situation. Nous avons montré que l'utilisation d'une carte d'obstacles nous permet de prédire plus en avance de la possibilité d'emprunter un certain couloir de navigation. Chacune des parties de ce travail a fait l'objet de validations en simulation mais aussi sur des données réelles démontrant la pertinence des approches proposées quant à l'application visée
Laser based sensor fusion and control for the tele-operation of minidrones by Carlos Viña( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

La robotique aérienne est un domaine de recherche qui a connu un grand succès commercial au cours des dernières années suite au développement de plates-formes aéroportées de petite taille hautement efficaces et abordables, couramment appelées mini-drones. Cela a ouvert la voie à de nouvelles applications dans les tâches de surveillance et d'inspection. Ces dernières années, cela a été un sujet de recherche clé dans l'industrie de l'énergie, où les lignes de transmission sont sujettes à la détérioration due aux conditions atmosphériques et nécessitent des programmes de surveillance étendus. Les mini-drones ont le potentiel d'automatiser entièrement le processus d'inspection, réduisant ainsi davantage les coûts et les temps d'inspection. Dans ce contexte, cette thèse aborde les inspections autonomes de tours électriques avec des MAV. A savoir, la localisation, la première étape d'une longue série de tâches vers la réalisation de capacités totalement autonomes, est le sujet principal de ce travail. Nous explorons comment les scanners laser 2D peuvent être couplés avec des capteurs couramment disponibles pour la pose à 6 degrés de liberté d'un mini-drone en temps réel avec les capacités perceptives et de traitement limites au bord de la plate-forme. Cette thèse tel que les algorithmes classiques de scan matching, comme l'algorithme Iterative Closest Point (ICP), la fusion de données et le contrôle par retour d'état. Des validations basées sur des vols expérimentaux et des simulations étendues sont présentées
From Albatrosses to Long Range UAV Flight by Dynamic Soaring by Vincent Bonnin( )

1 edition published in 2015 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le Dynamic Soaring est une technique de vol qui extrait l'énergie du vent par des manoeuvres particulières. Il estdirectement inspiré par le vol des albatros, qui parviennent à se maintenir en vol sans battre des ailes sur des centaines dekilomètres. Les types de manoeuvres nécessaires ainsi que les dimensions de l'oiseau suggèrent un potentiel de transposerle Dynamic Soaring aux véhicules de faibles dimensions. Cette thèse étudie la faisabilité d'exploiter le Dynamic Soaring dansle but de longue endurance vol autonome. Modèles et simulations sont menées afin de dériver une trajectoire quimaintienne le véhicule en vol sans apport d'énergie interne et d'étudier la physique de ce vol particulier,. Ensuite, larecherche se concentre sur l'influence des variables d'environnement et du cap de vol sur les sur les performances parDynamic Soaring
Conception, modélisation, et commande d'un mini-drone convertible by Duc Kien Phung( )

1 edition published in 2015 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

There is a growing interest to design convertible aerial vehicles that can hover like helicopters and fly forward efficiently like airplanes. This thesis is devoted to the conception, modeling, and control of such a convertible mini-UAV (Unmanned Aerial Vehicle). The main contributions of this work are threefold. Firstly, we design a novel UAV structure by adding to each side of a quadrotor one wing that can rotate around an axis belonging to the propellers' plane. Our prototype has many advantages over existing convertible structures: simple mechanical concept since inspired by a classical quadrotor, flexibility for selecting different components (wings, propellers), flexibility for the control design, etc. Secondly, we provide an energy modeling of this type of convertible UAVs, taking into account their characteristics as compared to full-scale helicopters (large variation of aerodynamic forces, performance degradation at low Reynolds number, etc.). Finally, as for the control design, the degrees of freedom of the wings permit the decoupling between propellers and wings' orientations. This greatly enhances the control flexibility as compared to traditional aircraft. Relying on this feature, several control approaches are proposed. In particular, using a specific geometrical design, we show that an efficient control of our UAV can be obtained without air-velocity measurements. Simulation results confirm the soundness of our control design even in the presence of strong and varying wind. En route to validate the theory, a mechanical prototype of the UAV was constructed in our laboratory and preliminary flight tests were performed
Vers une stratégie unifiée pour la commande des véhicules aériens by Daniele Pucci( )

1 edition published in 2013 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Over the last century, the scientific community has dealt with the control of flying machines by mainly developing different strategies in relation to different classes of aircraft, and no unified control approach has been developed so far. The present thesis contributes towards the development of a unified control approach for aerial vehicles by maintaining aerodynamic forces in the control design. It is assumed, however, that the aerodynamic effects of rotational and unsteady motions are negligible, and that the means of actuation for an aerial vehicle consist of a body-fixed thrust force for translational motion and a control torque for attitude monitoring. This thesis then focuses on the guidance loop of the control problem. One of the main objectives has been to determine how to regulate the thrust intensity and the vehicle orientation to compensate for the orientation-dependent external forces. In particular, the modeling, analysis, and control of the longitudinal aircraft dynamics is first addressed. Then, some of these studies are extended to three-dimensional motions of symmetric aircraft, such as missile-like bodies. An original outcome of this thesis is to state conditions on the aerodynamic force that allow the control problem to be recasted into that of controlling a spherical body. In this case, strong stability results can be shown. The proposed control laws incorporate integral and anti-wind up terms and do not rely on a switching policy between several control laws
Commande prédictive et estimation des paramètres d'environnement pour un rover rapide by Mohamed Fnadi( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The research works carried out in this thesis deal with the control of a fast double-steering off-road mobile robot. Outdoor mobile robot has to explore and intervene efficiently and securely in large areas, where it is subjected to different phenomena such as slippage and friction conditions as well as the ground roughness, both can affect the feasibility and robustness of path or trajectory tracking tasks. Such autonomous vehicle requires highly accurate and stable control laws which should respect vehicle constraints, even if the terrain geometry and wheel-ground contact conditions are expected to change, mainly at high speed. First and foremost, the vehicle dynamics should be incorporated in control blocks of off-road vehicles because their mobility is highly influenced by wheel-ground interactions. In this work, the dynamic model is developed relying on the slippage-friction conditions at wheel-ground contacts and the ground geometry. Then, a first controller is synthesized based on the LQR approach and a dynamic model to ensure the path tracking task. This controller is used to validate the ground parameters observers. In order to use the vehicle dynamic model including sliding parameters, some factors related to wheelground contact condition have to be observed on-line. Thus, two observers have been designed in this thesis. The first one is a non linear observer that allows to estimate independently and in real time the front and rear tire cornering stiffness, these variables are related both on tire and soil properties. The second observer is based on the Luenberger theory and aims to estimate the local ground parameters geometry. This observer gives in real time the road bank and road grade angles using the lateral velocity and IMU measurements. Those estimated parameters are injected on-line in our path tracking controllers so as to enhance their efficiency. The LQR controller does not take into account any physical or intrinsic constraints of the system. Therefore, a new constrained model predictive control (MPC) is synthesized in this thesis for a dynamic path tracking of an off-road mobile robot with a double steering axle. The main advantage of the MPC is indeed the ability to anticipate future changes in setpoints and handle constraints that are critical and necessary for the safety and stability of the vehicle. This controller is based on a dynamic model that includes wheel-ground lateral slippage and terrain geometry parameters. It is formulated as an optimization problem that computes at each time-step the optimal front and rear steering angles required to perform a desired path, with respect to multiple constraints, essentially the steering joint limits and the tire adhesion area bounds (i.e., pseudo-sliding zone limits). The control problem is expressed as a Linearly Constrained Quadratic Programming (QP) to compute the optimal and dynamically-consistent front and rear steering angles required to achieve the desired path. Finally, a new local path planning strategy is designed for obstacle-skirting in real time. This method computes rapidly and in real-time a smooth local path for obstacle avoidance that guarantees vehicle kinematic and dynamic constraints. It is automatically generated according to several waypoints based on the obstacle's coordinates and the current state of the robot (e.g., vehicle direction, current positions, steering angles, etc.). Two cubic Bézier curves are designed to connect these waypoints such that harsh curvatures and wide variation in steering angles are prevented. All contributions proposed in this manuscript have been validated through several tests on both advanced simulations under ROS/GAZEBO and experiments on a real off-road mobile robot “SPIDO”, that can achieve the velocity of 12m.s-1. Finally, all the results obtained are quite satisfactory
Planification d'une stratégie de navigation et de guidage pour des drones autonomes dans des milieux encombrés by Jean-Alexis Delamer( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Avec la demande croissante pour l'utilisation de drones autonomes dans des milieuxurbains, la sûreté et l'efficacité de ces missions doivent être garanties. D'une part, il est connuque dans ces milieux la haute densité d'obstacles peut mettre en péril le vol en cas de collision.D'autre part, la capacité de navigation - estimation de la position et par conséquent l'erreurd'exécution - de ces drones dépend de la disponibilité et de la performance de leurs capteursembarqués qui varient selon l'environnement. Dans ce contexte, cette thèse propose un cadre deplanification de chemin sûr et efficace pour des drones en milieux encombrés. Nous avons fondénotre travail sur les Processus Décisionnel de Markov à Observabilité Mixte (MOMDP), carils permettent de modéliser des processus décisionnels à long terme tout en prenant en comptel'incertitude sur l'environnement et son observabilité mixte. Nous proposons une modélisationdu problème de planification qui intègre le système de guidage, navigation et contrôle (GNC),afin de mieux représenter la dynamique de la transition d'état pour un drone, ainsi que l'erreurd'exécution associée. La disponibilité probable, connue a priori, des capteurs embarqués, est aussiconsidérée dans le modèle. Afin d'assurer les contraintes de sûreté, nous proposons une fonctionde coût qui nous permet de raisonner en termes de taux de collision maximal à respecter. Cecipermet au planificateur de définir des politiques qui sont à la fois efficaces - minimisation dutemps de vol - et sûres, par le choix des chemins qui favorisent le respect du taux de collisionmaximal défini. De plus, dus à la complexité du problème de planification, nous proposons unnouvel algorithme de résolution "POMCP-GO", qui est basé sur deux algorithmes de l'état del'art. Nous avons exhaustivement évalué cet algorithme pour notre cadre d'application
 
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