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Estimation, diagnostic et commande tolérante de systèmes décrits par des multim

Estimation, diagnostic et commande tolérante de systèmes décrits par des multimodèles Benoît Marx maître de conférences à l’Université de Lorraine Mémoire présenté publiquement le 12 décembre 2016 pour l’obtention d’une Habilitation à Diriger des Recherches de l’Université de Lorraine —————————— préparée au Centre de Recherche en Automatique de Nancy, UMR 7039 CNRS-UL dans le cadre de l’École Doctorale IAEM (mention : automatique, traitement du signal et des images, génie informatique) —————————— Membres du jury : Rapporteurs : Vincent Cocquempot Professeur à l’Université de Lille 1 David Henry Professeur à l’Université de Bordeaux 1 Michel Kinnaert Professeur à l’Université Libre de Bruxelles Examinateurs : Michel Dambrine Professeur à l’Université de Valenciennes Didier Georges Professeur au Grenoble INP Didier Maquin Professeur à l’Université de Lorraine José Ragot Professeur émérite à l’Université de Lorraine Remerciements Je remercie chaleureusement Vincent Cocquempot, Michel Kinnaert et David Henry d’avoir accepté de rapporter sur ce travail et de me faire l’honneur de participer à ce jury. Je suis également très honoré et très heureux de la participation de Michel Dambrine et de retrouver Didier Georges qui avait encadré ma thèse. La présence de Didier Maquin et de José Ragot dans mon jury d’habilitation semble aller de soi et je m’en réjouis. Je mesure la chance que j’ai eue, et tiens à en témoigner ici, d’avoir été accueilli au CRAN et plus particulièrement dans l’équipe formée de Didier Maquin, Gilles Mourot et José Ragot. Ces remerciements sont l’occasion d’exprimer ce que mon habituelle réserve tait : mon estime et le plaisir que j’ai à côtoyer et travailler avec José Ragot. Son dyna- misme, son enthousiasme, sa curiosité et sa culture sont inépuisables et inestimables. C’est bien volontiers que je reconnais mes dettes : les travaux décrits dans ce mé- moire doivent beaucoup - et moi également - à Rodolfo Orjuela, Dalil Ichalal, Anca-Maria Nagy-Kiss et Souad Bezzaoucha. Participer à l’encadrement de vos thèses était un plaisir. Continuer à travailler ensemble le prolonge. Je suis également très heureux de continuer à travailler avec Damien Koenig depuis les lointaines années où il co-encadrait ma thèse. Nonobstant mes doutes quant à l’étendue du lectorat du présent document (hors les personnes déjà citées) au-delà de cette page idéalement placée juste après la couverture, et ne tenant pas à tout mélanger, j’espère simplement et très sincèrement que celles et ceux qui inspirent, éclairent, enrichissent ou embellissent mon existence par leur présence, leur regard ou leur amitié, le perçoivent en retour dans mes yeux et surtout mes actes. iii iv Sommaire Introduction générale 1 Notations et acronymes 3 Partie I Notice personnelle 5 1 Curriculum Vitæ court 7 2 Responsabilités administratives et collectives 9 3 Rayonnement, participation à la recherche, à des contrats et projets 11 4 Synthèse des activités pédagogiques 15 5 Participation à l’encadrement de travaux de recherche 21 6 Synthèse des activités de recherche 25 7 Production scientiﬁque 37 Partie II Activités de recherche 39 1 Introduction aux multimodèles de Takagi-Sugeno 41 1.1 Origine et déﬁnition des multimodèles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.2 Obtention d’un multimodèle de Takagi-Sugeno . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.3 Analyse et synthèse par inégalités linéaires matricielles . . . . . . . . . . . . . 46 1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2 Estimation d’état de systèmes de Takagi-Sugeno à VPNM 55 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.2 Estimation d’état . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 v Sommaire 2.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3 Diagnostic de systèmes de Takagi-Sugeno à VPNM 63 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.2 Diagnostic de défauts additifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.3 Diagnostic de défauts paramétriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4 Commande tolérante aux défauts de systèmes de Takagi-Sugeno 79 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.2 Commande tolérante aux défauts additifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.3 Commande tolérante aux saturations d’actionneurs . . . . . . . . . . . . . . . 90 4.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5 Estimation d’état de systèmes singuliers non linéaires 95 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.2 Estimation d’état de systèmes singuliers de Takagi-Sugeno . . . . . . . . . . . 96 5.3 Estimation d’état de systèmes singuliers commutés . . . . . . . . . . . . . . . 100 5.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 6 Conclusion et projet 107 Liste de publications et bibliographie 115 Partie III Sélection de publications 139 IEEE Transactions on Automatic Control, 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Control Engineering and Practice, 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Journal of Applied Mathematics and Computer Science, 2013 . . . . . . . . . . . . 143 Control Engineering Practice, 2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2016 . . . . . . . . . . . . 143 Automatica, 2016 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 vi Introduction générale C’est avec des hochets que l’on mène les hommes. Napoléon Bonaparte 1 Un mémoire d’Habilitation à Diriger des Recherches peut prendre de multiples formes, de la compilation d’articles publiés sommairement synthétisés à un véritable ouvrage scientiﬁque consistant. Parmi toutes celles-ci, j’ai choisi de structurer le présent mémoire en trois parties. La première partie est une notice individuelle où sont détaillées les diﬀérentes activités du métier de maître de conférences que j’exerce depuis septembre 2004 au sein de l’Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL), devenu depuis le Collegium L-INP 2 de l’Université de Lor- raine. On trouvera dans cette partie : un curriculum vitæ court, un aperçu des responsabilités exercées à diﬀérentes échelles dans le cadre administratif ainsi qu’en recherche, un récapitulatif de mes activités d’enseignement, une synthèse de mes activités de recherche et un bilan de ma production scientiﬁque. La liste exhaustive et classée de mes publications est intégrée au début des références bibliographiques, à partir uploads/Litterature/ 2016-hdr-marx-diff.pdf