Doctorant en automatique (H/F)

L'ESTACA, école d'ingénieurs faisant partie du groupe ISAE, forme en 5 ans des ingénieurs et mène une recherche appliquée au service de tous les acteurs des transports (aéronautique, automobile, spatial, naval et transports guidés et ferroviaires). L'ESTACA accueille plus de 2 500 étudiants repartis sur 3 campus (Montigny-le-Bretonneux (78), Laval (53) et Bordeaux (33)) ESTACA'Lab, le laboratoire de recherche de l'ESTACA, regroupe aujourd'hui une trentaine d'enseignants-chercheurs et une quarantaine de doctorants.

Cette thèse sera partagée entre le Laboratoire MIS (Amiens) et ESTACA'Lab (campus Paris-Saclay / Saint-Quentin-en-Yvelines), selon l'organisation du projet.

Ce projet de thèse s'intéresse à la conception de lois de commande coopératives pour des groupes de véhicules autonomes aériens et terrestres devant atteindre un objectif commun, tel que le consensus, la synchronisation, le maintien de formation ou le rendez-vous. Ce sujet suscite un intérêt croissant en raison de ses nombreuses applications dans les domaines de la robotique mobile, des transports intelligents, de la surveillance, de l'inspection et, plus largement, des systèmes autonomes. De manière générale, tout système de contrôle coopératif multi-agents comprend un ensemble d'informations collectées localement, un réseau de communication à bande passante limitée, un algorithme de décision et une capacité de calcul distribuée. L'objectif des systèmes coopératifs est d'assurer une coordination efficace entre les agents afin d'atteindre un comportement collectif souhaité, tout en respectant les contraintes imposées par les dynamiques des véhicules, leur environnement d'évolution et les exigences liées à la mission. Le problème devient particulièrement complexe lorsque les véhicules sont soumis à des perturbations, à du bruit de mesure, à des incertitudes de modélisation, à des limitations de communication ou à des défaillances partielles. Dans le cas des véhicules autonomes aériens et terrestres, ces difficultés sont renforcées par la présence de contraintes opérationnelles, telles que les limitations de vitesse, d'accélération, d'énergie ou d'actionnement, les contraintes de sécurité, l'évitement d'obstacles, la prévention des collisions inter-agents, ainsi que les variations de l'environnement et des conditions de mission. Cette thèse s'inscrit dans une dynamique de collaboration entre ESTACA'Lab et le laboratoire MIS, en articulant développements théoriques, algorithmiques et validation expérimentale.

L'objectif principal de la thèse est de développer des stratégies de commande coopérative robustes et performantes pour des véhicules autonomes aériens et terrestres, en tenant compte explicitement des contraintes opérationnelles affectant leur fonctionnement. Les résultats attendus portent en particulier sur :

• Consensus et synchronisation : amener les agents à suivre un comportement collectif coordonné malgré les perturbations, les incertitudes et les limitations de communication.
• Contrôle de formation : maintenir une structure géométrique précise entre plusieurs véhicules autonomes aériens et terrestres tout en assurant leur déplacement.
• Robustesse et sécurité : garantir le fonctionnement du système malgré les perturbations, les incertitudes, les défauts de communication et les contraintes d'évitement d'obstacles et de collisions.
• Prise en compte des contraintes opérationnelles : intégrer explicitement dans la synthèse des lois de commande les limitations physiques, énergétiques, informationnelles et missionnelles propres aux véhicules autonomes.
• Implémentation temps réel et validation expérimentale : développer l'implémentation embarquée des stratégies de commande proposées et évaluer leurs performances sur des plateformes expérimentales, en prenant en compte les contraintes de calcul, de communication, d'acquisition et d'intégration temps réel.