Nonlinear observers handling observability singularities
Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à la synthèse d'observateurs pour une classe particulière de systèmes non linéaires, à savoir les systèmes triangulaires affectés par des perturbations périodiques, modélisées par exemple par des oscillateurs harmoniques ou non linéaires. Ces syst...
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| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Language: | Anglais |
| Published: |
2023.
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2023ORLE1055_va.pdf http://www.theses.fr/2023ORLE1055/abes https://theses.hal.science/tel-04536357 |
| Note: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Informatique, Physique Théorique et Ingénierie des Systèmes (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Pascal Morin (Président du jury) ; Pascal Morin, Gildas Besançon, Ali Zemouche, Matthieu Fruchard, Estelle Courtial (Membre(s) du jury) ; Gildas Besançon, Ali Zemouche (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Prise en compte des singularités d'observabilité dans la synthèse d'observateurs non linéaires |
| LEADER | 06866nam a22005177a 4500 | ||
|---|---|---|---|
| 001 | 1186473 | ||
| 008 | 240408s2023 xxe ||| |||| 00| 0 eng d | ||
| 009 | PPN276859626 | ||
| 041 | 0 | |a eng |b fre |b eng | |
| 082 | |a 003.75 | ||
| 082 | |a 621.381 533 | ||
| 082 | |a 629.836 | ||
| 084 | |a 000 | ||
| 084 | |a 620 | ||
| 100 | 1 | |a Ahmed, Javeria, |d 1993- | |
| 240 | 1 | 0 | |a Prise en compte des singularités d'observabilité dans la synthèse d'observateurs non linéaires |
| 245 | 1 | 0 | |a Nonlinear observers handling observability singularities |c Javeria Ahmed ; sous la direction de Youssoufi Touré. |
| 256 | |a Données textuelles | ||
| 260 | |c 2023. | ||
| 500 | |a Titre provenant de l'écran-titre | ||
| 500 | |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Informatique, Physique Théorique et Ingénierie des Systèmes (Centre-Val de Loire ; 2012-....) | ||
| 500 | |a Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) | ||
| 500 | |a Autre(s) contribution(s) : Pascal Morin (Président du jury) ; Pascal Morin, Gildas Besançon, Ali Zemouche, Matthieu Fruchard, Estelle Courtial (Membre(s) du jury) ; Gildas Besançon, Ali Zemouche (Rapporteur(s)) | ||
| 502 | |a Thèse de doctorat. Sciences et Technologies Industrielles. Orléans. 2023 | ||
| 520 | |a Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à la synthèse d'observateurs pour une classe particulière de systèmes non linéaires, à savoir les systèmes triangulaires affectés par des perturbations périodiques, modélisées par exemple par des oscillateurs harmoniques ou non linéaires. Ces systèmes rencontrent des pertes d'observabilité en certains points appelés défauts ou singularités d'observabilité. Ces pertes d'observabilité peuvent advenir dans ou hors de la région où évolue le système ; cependant, la synthèse d'observateurs non linéaires requiert génériquement une transformation vers une forme normale, dont l'inversion est problématique en cas de singularité. La méthodologie adoptée dans ce travail repose sur l'ajout d'états fictifs au vecteur d'état de l'observateur pour gérer ces singularités d'observabilité en modifiant le système dans leur voisinage. Nous avons ensuite proposé une modification de récents observateurs non linéaires de type grand gain, sans peaking, avec une sensibilité réduite aux bruits de mesure et une réduction des gains en dépit de l'augmentation de la dimension de l'observateur. Afin d'appliquer cet observateur sur le système original, nous avons garanti que la transformation du système original en un système sous forme normale, était un difféomorphisme global, prévenant ainsi les défauts d'observabilité. La méthodologie proposée est ensuite appliquée aux oscillateurs non linéaires et aux systèmes non linéaires perturbés périodiquement à travers deux applications différentes, liées à la mécanique des fluides. La première application traite de l'observation et contrôle d'un microrobot thérapeutique naviguant dans le système sanguin et soumis à la force de traînée causée par la vitesse du sang, considérée comme inconnue. La seconde application traite de l'évolution des structures principales dans l'écoulement à l'arrière d'un corps non profilé, responsables d'une part importante de la surconsommation des véhicules, et de la reconstruction de leur état. Les résultats expérimentaux et de simulation illustrent l'efficacité des observateurs proposés et sont encourageants pour envisager des lois de commandes avancées dans ces deux domaines applicatifs. | ||
| 520 | |a The main subject of the thesis is to synthesize observers for a class of nonlinear systems, namely systems in phase variable form affected by oscillating disturbances, modeled e.g. by harmonic or nonlinear oscillators. This class of system suffers from a loss of observability on some sets, refered to as observability defects or observability singularities. These defects may arise either inside or outside the region of interest. Since mappings to normal forms are often required to synthesize nonlinear observers, such singularities have to be addressed. This work proposes a methodology to handle such singularities by adding some fictitious states to the observer state vector, thus modifying the system around singularities to avoid them. Providing a way to tackle those observability defects further leads to the second objective of the thesis i.e. propose observers synthesis for nonlinear oscillators in the presence of those observability defects. The proposed observers rely on recent enhancements of high gain observers removing the peaking phenomenon, and reducing sensitivity to noise as well as the high gain parameter impact.The proposed methodology is further applied to nonlinear oscillators and nonlinear systems perturbed by periodic disturbances through two different applications related to fluid mechanics. The first application considers the navigation of a magnetic therapeutic microrobot in blood vessels for targeted drug delivery, where the unknown blood velocity affects the microrobot's dynamics. The second application concerns the wake flow dynamics at the rear of a bluff body to investigate the dynamics of the main structures in flow which are responsible for the drag force and in turn for vibrations and energy overconsumption. The experimental and simulation results illustrate the effectiveness of the proposed observers and are encouraging for advanced control law and diagnosis purposes in the future. | ||
| 538 | |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF | ||
| 650 | |a Ingénierie | ||
| 650 | |a Systèmes non linéaires | ||
| 650 | |a Observateurs d'états (mathématiques) | ||
| 650 | |a Microrobots |x Emploi en thérapeutique |x Essais | ||
| 650 | |a Théorie de la commande | ||
| 650 | |a Turbulence de sillage | ||
| 650 | |a Thèses et écrits académiques | ||
| 700 | 1 | |a Touré, Youssoufi, |d 19..- |4 ths | |
| 700 | 1 | |a Morin, Pascal, |d 1969-...., |c professeur des universités. |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Besançon, Gildas, |d 1971-...., |c auteur en automatique-productique. |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Zemouche, Ali, |d 1979- |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Fruchard, Matthieu, |d 1978- |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Courtial, Estelle, |d 19..- |4 opn | |
| 710 | 2 | |a Université d'Orléans. |4 dgg | |
| 856 | 4 | |q PDF |s 2916990 |u http://www.theses.fr/2023ORLE1055/document |z Accès au texte intégral | |
| 856 | 4 | |u https://theses.univ-orleans.fr/public/2023ORLE1055_va.pdf | |
| 856 | 4 | |u http://www.theses.fr/2023ORLE1055/abes | |
| 856 | 4 | |u https://theses.hal.science/tel-04536357 | |
| 997 | |0 1186473 |1 Thèse numérique |a Ressource numérique |b INSA |b ENSA |c 0/Bibliothèque numérique/ |c 1/Bibliothèque numérique/Autre ressource numérique/ | ||