Développement d'un algorithme de faisceau non convexe avec contrôle de proximité pour l'optimisation de lois de commande structurées

Cette thèse développe une méthode de faisceau non convexe pour la minimisation de fonctions localement lipschitziennes lower C1 puis l applique à des problèmes de synthèse de lois de commande structurées issus de l industrie aéronautique. Ici loi de commande structurée fait référence à une architecture de contrôle, qui se compose d éléments comme les PIDs, combinés avec des filtres variés, et comprenant beaucoup moins de paramètres de réglage qu un contrôleur d ordre plein. Ce type de problème peut se formuler dans le cadre théorique et général de la programmation non convexe et non lisse. Parmi les techniques numériques efficaces pour résoudre ces problèmes non lisses, nous avons dans ce travail, opté pour les méthodes de faisceau, convenablement étendues au cas non convexe. Celles-ci utilisent un oracle qui, en chaque itéré x, retourne la valeur de la fonction et un sous-gradient de Clarke arbitraire. Afin de générer un pas de descente satisfaisant à partir de l itéré sérieux courant, ces techniques stockent et accumulent de l information, dans ce que l on appelle le faisceau, obtenu à partir d évaluations successives de l oracle à chaque pas d essai insatisfaisant. Dans cette thèse, on propose de construire le faisceau en décalant vers le bas une tangente de l objectif en un pas d essai ne constituant pas un pas de descente satisfaisant. Le décalage est indispensable dans le cas non convexe pour préserver la consistance, on dit encore l exactitude, du modèle vis à vis de l objectif. L algorithme développé est validé sur un problème de synthèse conjointe du pilote automatique et de la loi des commandes de vol d un avion civil en un point de vol donné et sur un problème de synthèse de loi de commande par séquencement de gain pour le contrôle longitudinal dans une enveloppe de vol.This thesis develops a non convex bundle method for the minimization of lower C1 locally Lipschitz functions which it then applies to the synthesis of structured control laws for problems arising in aerospace control. Here a structured control law refers to a control architecture preferred by practitioners, which consist of elements like PIDs, combined with various filters, featuring significantly less tunable parameters than a full-order controller. This type of problem can be formulated under the theoretical and general framework of non convex and non smooth programming. Among the efficient numerical techniques to solve such non smooth problems, we have in this work opted for bundle methods, suitably extended to address non-convex optimization programs. Bundle methods use oracles which at every iterate x return the function value and one unspecified Clarke subgradient. In order to generate descent steps away from a current serious iterate, these techniques hinge on storing and accumulating information, called the bundle, obtained from successive evaluations of the oracle along the unsuccessful trial steps. In this thesis, we propose to build the bundle by shifting down a tangent of the objective at a trial step which is not a satisfactory descent step. The shift is essential in the non convex case in order to preserve the consistency, named also the exactitude, of the model with regard to the objective. The developed algorithm is validated on a synthesis problem combining the automatic pilot and the flight control law of a civil aircraft at a given flying point ; and a gain scheduled control law synthesis for the longitudinal control in a flight envelope.TOULOUSE-ISAE (315552318) / SudocSudocFranceF

Efficacy of a new carvacrol-based product on Campylobacter jejuni in challenge test in vivo and impact on the whole caecal microbiota

Efficacy of a new carvacrol-based product on Campylobacter jejuni in challenge test in vivo and impact on the whole caecal microbiota. 6. International Conference on Poultry Intestinal Healt

Design of a flight control architecture using a non-convex bundle method

We design a feedback control architecture for longitudinal flight of an aircraft. The multi-level architecture includes the flight control loop to govern the short term dynamics of the aircraft, and the autopilot to control the long term modes. Using H1 performance and robustness criteria, the problem is cast as a non-convex and non-smooth optimization program. We present a non-convex bundle method, prove its convergence, and show that it is apt to solve the longitudinal flight control problem

Development of a non convex bundle method with proximity control for the optimization of structured control laws

Cette thèse développe une méthode de faisceau non convexe pour la minimisation de fonctions localement lipschitziennes lower C1 puis l’applique à des problèmes de synthèse de lois de commande structurées issus de l’industrie aéronautique. Ici loi de commande structurée fait référence à une architecture de contrôle, qui se compose d’éléments comme les PIDs, combinés avec des filtres variés, et comprenant beaucoup moins de paramètres de réglage qu’un contrôleur d’ordre plein. Ce type de problème peut se formuler dans le cadre théorique et général de la programmation non convexe et non lisse. Parmi les techniques numériques efficaces pour résoudre ces problèmes non lisses, nous avons dans ce travail, opté pour les méthodes de faisceau, convenablement étendues au cas non convexe. Celles-ci utilisent un oracle qui, en chaque itéré x, retourne la valeur de la fonction et un sous-gradient de Clarke arbitraire. Afin de générer un pas de descente satisfaisant à partir de l’itéré sérieux courant, ces techniques stockent et accumulent de l’information, dans ce que l’on appelle le faisceau, obtenu à partir d’évaluations successives de l’oracle à chaque pas d’essai insatisfaisant. Dans cette thèse, on propose de construire le faisceau en décalant vers le bas une tangente de l’objectif en un pas d’essai ne constituant pas un pas de descente satisfaisant. Le décalage est indispensable dans le cas non convexe pour préserver la consistance, on dit encore l’exactitude, du modèle vis à vis de l’objectif. L’algorithme développé est validé sur un problème de synthèse conjointe du pilote automatique et de la loi des commandes de vol d’un avion civil en un point de vol donné et sur un problème de synthèse de loi de commande par séquencement de gain pour le contrôle longitudinal dans une enveloppe de vol.This thesis develops a non convex bundle method for the minimization of lower C1 locally Lipschitz functions which it then applies to the synthesis of structured control laws for problems arising in aerospace control. Here a structured control law refers to a control architecture preferred by practitioners, which consist of elements like PIDs, combined with various filters, featuring significantly less tunable parameters than a full-order controller. This type of problem can be formulated under the theoretical and general framework of non convex and non smooth programming. Among the efficient numerical techniques to solve such non smooth problems, we have in this work opted for bundle methods, suitably extended to address non-convex optimization programs. Bundle methods use oracles which at every iterate x return the function value and one unspecified Clarke subgradient. In order to generate descent steps away from a current serious iterate, these techniques hinge on storing and accumulating information, called the bundle, obtained from successive evaluations of the oracle along the unsuccessful trial steps. In this thesis, we propose to build the bundle by shifting down a tangent of the objective at a trial step which is not a satisfactory descent step. The shift is essential in the non convex case in order to preserve the consistency, named also the exactitude, of the model with regard to the objective. The developed algorithm is validated on a synthesis problem combining the automatic pilot and the flight control law of a civil aircraft at a given flying point ; and a gain scheduled control law synthesis for the longitudinal control in a flight envelope

Structured flight control law design using non-smooth optimization

We extend the concept of bundle methods to address non-convex and non-smooth optimization problems arising in the design of a feedback control law for the longitudinal flight control of a civil aircraft. Our novel approach has two advantages. It allows to handle the specific structure of the control law directly, and we can express control law specifications directly as band-limited frequency-domain mathematical programming constraints

Optimisation non lisse appliquée à la synthèse de lois de commande de vol structurées

Nous étendons les concepts sous-jacents et fondateurs de la méthode des faisceaux afin d'aborder des problèmes d’optimisation non convexes et non lisses. Ce type de problèmes survient par exemple lors de la conception d'une loi de contrôle par retour de sortie. Cette nouvelle approche est ensuite appliquée à la synthèse de lois de commande de vol longitudinal d'un avion de transport. Cet exemple met en évidence le besoin et l'intérêt de disposer d'un outil d'optimisation de lois de commande structurées tenant compte de diverses contraintes fréquentielles sur des bandes de fréquences limitées