Planification et commande d'une plate-forme aéroportée stationnaire autonome dédiée à la surveillance des ouvrages d'art

Today, the inspection of structures is carried out through visual assessments effectedby qualified inspectors. This procedure is very expensive and can put the personal indangerous situations. Consequently, the development of an unmanned aerial vehicleequipped with on-board vision systems is privileged nowadays in order to facilitate theaccess to unreachable zones.In this context, the main focus in the thesis is developing original methods to deal withplanning, reference trajectories generation and tracking issues by a hovering airborneplatform. These methods should allow an automation of the flight in the presence of airdisturbances and obstacles. Within this framework, we are interested in two kinds ofaerial vehicles with hovering capacity: airship and quad-rotors.Aujourd'hui, l'inspection des ouvrages d'art est réalisée de façon visuelle par des contrôleurs sur l'ensemble de la structure. Cette procédure est coûteuse et peut être particulièrement dangereuse pour les intervenants. Pour cela, le développement du système de vision embarquée sur des drones est privilégié ces jours-ci afin de faciliter l'accès aux zones dangereuses.Dans ce contexte, le travail de cette thèse porte sur l'obtention des méthodes originales permettant la planification, la génération des trajectoires de référence, et le suivi de ces trajectoires par une plate-forme aéroportée stationnaire autonome. Ces méthodes devront habiliter une automatisation du vol en présence de perturbations aérologiques ainsi que des obstacles. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés à deux types de véhicules aériens capable de vol stationnaire : le dirigeable et le quadri-rotors.Premièrement, la représentation mathématique du véhicule volant en présence du vent a été réalisée en se basant sur la deuxième loi de Newton. Deuxièmement, la problématique de génération de trajectoire en présence de vent a été étudiée : le problème de temps minimal est formulé, analysé analytiquement et résolu numériquement. Ensuite, une stratégie de planification de trajectoire basée sur les approches de recherche opérationnelle a été développée.Troisièmement, le problème de suivi de trajectoire a été abordé. Une loi de commande non-linéaire robuste basée sur l'analyse de Lyapunov a été proposée. En outre, un pilote automatique basée sur les fonctions de saturations pour un quadri-rotors a été développée.Les méthodes et algorithmes proposés dans cette thèse ont été validés par des simulations

Control of autonomous airship

Scientific research and development on the control of autonomous airship have shown a significant growth in recent years. New applications appear in the areas such as freight carrier, advertising, monitoring, surveillance, transportation, military and scientific research. The control of Autonomous airship is a very important problem for the aerial robots research. In this paper, the previous research on the control of autonomous blimp is reviewed, Several popular control methods are categorized and discussed in detail. Then an intelligent navigation control method, reinforcement learning control, is introduced in the autonomous blimp which was used for 2007 UAV Outback Challenge. The future work on intelligent airship control is also outlined