Dynamique de vol et commande non linéaire adaptative pour projectiles guidés ; Flight dynamics and nonlinear adaptive control for guided projectiles

Les munitions gyrostabilisées standard de 155 mm, très utilisées dans l'artillerie, souffrent d'une dispersion relativement élevée à l'impact en raison des incertitudes sur les conditions de tir et des perturbations dues au vent. Pour réduire cette dispersion balistique, un concept de projectile à fusée de correction de trajectoire est étudié. C'est une solution innovante et peu coûteuse qui consiste à équiper les projectiles non guidés déjà existants d'un module de guidage découplé en roulis qui intègre jusqu'à quatre surfaces de commandes aérodynamiques appelés canards, des capteurs (centrale inertielle, magnétomètres et GNSS), ainsi que d'une loi de commande et guidage embarquée. La principale stratégie de commande utilisée dans la littérature pour les projectiles gyrostabilisés est le séquencement de gains. Cette méthode se base sur la linéarisation locale de la dynamique du projectile autour d'un nombre défini de points de vol et produit un correcteur non linaire séquencé. Cette approche est chronophage du fait du nombre important de correcteurs locaux à régler et ne garantie pas de performance et de stabilité globale sur l'ensemble du domaine de vol. Ainsi, l'axe principal de recherche qui encadre les travaux liés à la thèse est l'établissement d'une méthodologie de conception rapide et générique d'autopilotes pour projectiles guidés avec des garanties de performance et de robustesse face aux incertitudes paramétriques pour toute l'enveloppe de vol. Pour cela, la modélisation non linéaire du projectile a tout d'abord été étudiée pour concevoir un simulateur balistique dans l'environnement Matlab/Simulink. Ensuite la commande non-linéaire par inversion dynamique incrémentale (INDI) à été utilisée pour concevoir les autopilotes de roulis, tangage, lacet et facteurs de charge nécessaires à la correction de la trajectoire du projectile. Une méthodologie de réglage a été mise en place utilisant les outils d'analyse de la commande numérique et la synthèse de correcteur par façonnage de fonctions de sensibilité ...