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Dissertations / Theses on the topic 'Optimisation trajectoire'
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Tétreault, Mario. "Planification et optimisation de trajectoire pour un manipulateur." Thesis, University of Ottawa (Canada), 1989. http://hdl.handle.net/10393/5793.
Full text
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Le, Merrer Mathieu. "Optimisation de trajectoire d'avion pour la prise en compte du bruit dans la gestion du vol." Thesis, Toulouse, ISAE, 2012. http://www.theses.fr/2012ESAE0001.
Full textAbstract:
Les nouveaux enjeux environnementaux motivent la recherche par les acteurs de l'industrie aéronautique de méthodes de calcul de trajectoires optimales. Les contributions de cette thèse se déclinent selon trois axes. Dans un premier temps, plusieurs techniques d'optimisation de trajectoire avion sont comparées sur un cas simple traité dans la bibliographie universitaire. Puis, un modèle réduit pour prendre en compte le niveau des nuisances sonores dans un algorithme d'optimisation de trajectoire est proposé.Enfin, un problème d'optimisation de trajectoire de montée d'un avion civil est résolu par une approche directe. Les spécificités du problème consistent en la présence de plusieurs phases au sein de la trajectoire, la formulation de contraintes égalités à vérifier par des composantes du vecteur d'état sur des intervalles de temps et enfin la difficulté d'intégration numérique du modèle de bruit<br>Forthcoming environmental challenges stimulate the development of trajectory optimization methods by aeronautical actors. This contribution consists in three parts. First, several trajectory optimization techniques are compared. The comparison is based on a simple academic problem. After that, a model is proposed for considering noise nuisance level in the framework of trajectory optimization. Finally, the optimization problem of an ascent phase of a civil aircraft is solved using a direct approach. The specific issues of the problem are tackled with a general formulation. They consist in the presence of several phases along the trajectory, running state equality constraints and tough numerical integration of the noise model
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Gallant, André. "Optimisation de trajectoire pour l'augmentation des capacités des manipulateurs robotiques." Doctoral thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66560.
Full textAbstract:
Aujourd’hui, les manipulateurs robotiques sont appelés à effectuer une gamme de plus en plus large de tâches allant au-delà des applications traditionnelles. Un tel type d’application est l’interaction physique humain-robot. Pour que ces systèmes soient sécuritaires, il peut être souhaitable de réduire leur poids et leur force en réduisant la taille de leurs actionneurs. En effet, réduire la taille des actionneurs augmente la sécurité de deux manières, l’inertie du manipulateur diminue et les couples générés par les moteurs sont fortement réduits. Cependant, le principal inconvénient de ces manipulateurs est la réduction de leur capacité de charge utile. C’est pourquoi une meilleure utilisation des capacités articulaires est nécessaire pour leur permettre d’accomplir des tâches qu’elles ne pourraient normalement pas accomplir. Ainsi, cette thèse présente une étude de deux types principaux de tâches pour lesquelles une stratégie d’optimisation de trajectoire efficace peut être particulièrement utile. La première tâche consiste à soulever des objets lourds, c’est-à-dire, qui dépassent la capacité de charge utile d’un manipulateur. L’étude de cette tâche pourrait mener à la conception de manipulateurs plus légers et plus capables. Ce travail se concentre sur l’étude des méthodes de génération de trajectoires permettant aux manipulateurs ayant des actionneurs relativement faibles de soulever des charges lourdes en exploitant pleinement leur dynamique. La deuxième tâche étudiée dans cette thèse est la tâche de lancer des objets. Plus précisément, la portée des manipulateurs est étudiée, c’est-à-dire, la distance maximale à laquelle un objet peut être lancé avec un manipulateur donné est recherchée. Cette tâche est étudiée à trois niveaux de complexité : la recherche de la distance maximale possible avec des contraintes de vitesse, la recherche de la capacité maximale de lancement en considérant une trajectoire complète avec des contraintes cinématiques et la recherche de la capacité maximale de lancement en considérant une trajectoire complète avec des contraintes dynamiques. Enfin, des critères de performance sont établis à partir de ces deux types de tâches afin d’aider au processus de conception d’un nouveau manipulateur. Ainsi, une simulation d’optimisation de la conception est effectuée à titre de preuve de concept.<br>Today, robotic manipulators are being called upon to perform an increasingly wide range of tasks that extend beyond the conventional ones required in traditional applications. One such type of application is physical human-robot interaction. In order for such systems to be safe, it can be desirable to decrease their weight and strength by reducing the size of their actuators.Indeed, reducing the size of the actuators increases safety in two manners, the inertia of the manipulator decreases and the torques generated by the motors are greatly reduced. However, the main drawback of such manipulators is the reduction of their payload capacity.Therefore, better usage of the limited joint efforts is required to enable them to perform tasks that they would normally not be able to accomplish. Thus, this thesis presents a study of two main types of tasks where an effective trajectory optimisation strategy can be particularly valuable. The first task is that of lifting heavy objects, i.e., objects that exceed the conservative estimate of the payload capacity of a manipulator. Studying this task could lead to the design of lighter,more capable manipulators. This work focuses on studying trajectory generation methods to enable manipulators with relatively weak actuators to lift heavy payloads by fully utilizing their dynamics. The second task studied in this thesis is the task of throwing objects. Specifically, the distance throwing capabilities of manipulators is studied where the maximum distance that an object can be thrown with a given manipulator is sought. This task is studied at three levels of complexity: finding the maximum possible throwing capacity of manipulators with velocity constraints, finding the maximum throwing capacity considering a full trajectory with kinematic constraints, and finding the maximum throwing capacity considering a full trajectory with dynamic constraints. Finally, performance criteria are established from these two types of tasks in order help in the process of designing a new manipulator. Thus, a simple design optimisation simulation is performed as a proof of concept.
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Jacquemin, Yoan. "Optimisation de la trajectoire du patient dans les centres de radiothérapie ou d'hadronthérapie." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718789.
Full textAbstract:
L'optimisation de la planification des traitements par rayons ionisants est bénéfique tant aux patients qu'aux structures de soins bien que particulièrement difficile du fait de la rareté des ressources et de l'importante répétition des séances. Face à cette problématique, un modèle d'optimisation linéaire à nombres entiers a été créé permettant de planifier des protocoles de traitement complexes tout en prenant en compte la disponibilité des patients ainsi que des radiothérapeutes qui les suivent avec pour résultat une amélioration significative des performances sur des indicateurs couvrant les ressources humaines et matérielles ainsi que les délais de prise en charge. De plus nous avons développé des solutions adaptées à des contextes concrets : i) une planification heuristique de la trajectoire des patients au sein du Centre de Protonthérapie d'Orsay (CPO) assortie d'indicateurs de performances, et ii) une adaptation au monde hospitalier de la solution industrielle de planification PREACTOR permettant de conserver la finesse obtenue dans les modélisations linéaires tout en tirant parti des capacités de résolution des heuristiques complexes intégrées à PREACTOR
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Glorieux, Nicolas. "Optimisation de la trajectoire des cadres, choix de mobilité interne et potentiel d'évolution." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50374-1999-7.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse analyse l'influence du parcours antérieur sur les choix d'orientation lorsque deux types d'événements : les décisions de mobilité interne (verticale ou horizontale) et la décision de se séparer des cadres sont possibles. Une enquête empirique a identifié deux modèles de construction de la trajectoire, basés sur la maximisation du surplus (performance réalisée moins le coût de mobilité). Dans le modèle de surplus immédiat, tout changement est effectué afin de maximiser le surplus. Le modèle de surplus différé définit une série de mouvements, dans des emplois complémentaires, pour doter le cadre des capacités indispensables à l'occupation de l'emploi final et optimiser la contribution individuelle dans ce dernier. Il explique le phénomène de reproduction de la classe dirigeante par la transmission d'un savoir organisationnel nécessaire à la perpétuation de la firme. L'introduction des caractéristiques des emplois dans les choix de mobilité rend incertain le résultat du mouvement interne. Pour deux emplois différents, il y a une incertitude sur la capacité du cadre à maîtriser la part des capacités requises qui sont absentes ou demandées à un niveau inférieur dans l'emploi actuel. Le succès du mouvement n'est jamais garanti ex ante mais toujours vérifiable ex post. La formalisation des deux modèles à partir des choix d'investissements en environnement incertain montre que le décideur essaie de réduire cette incertitude à partir d'une sélection des individus sur leurs capacités et selon les liens existant entre les emplois (le degré de transférabilité). La firme exige une prime de performance, proportionnelle au niveau d'indétermination sur la réussite du changement, comme preuve de la capacité a priori du cadre à maîtriser la nouvelle fonction. La coexistence des deux modèles dépend de la capacité des individus à réussir le parcours prévu. La firme peut ainsi produire des cadres + généralistes ; ou des cadres + spécialistes ; d'un domaine particulier<br>This thesis analyse the influence of the previous career on the choice of career guidance when two possibilities are available: internal movement (vertical or lateral) and the decision of firing managers. An empirical study identified two models of career planning, based on the maximization of the net benefit (evaluated performance minus mobility cost). In the first model called + immediate benefit ;, each movement between different occupations is made in order to maximize the benefit. The second model called + delayed benefit ; define a series of movements into complementary occupations. A satisfying performance in the whole set of movements is a necessary condition to access the final occupation because it allows the manager to produce an optimal contribution into this job. This model explain the reproduction of the managerial personnel into big firms by the transmission of organizational knowledges necessary to the perpetuation of the enterprise. The fraction of the managers that are concerned by this procedure depend on the choice of external recruitment made by the employer. When considering occupational characteristics into the choice of internal mobility for two differents jobs, there is an uncertainty on the ability of the agent to master the required capacities in the new job which are missing in the actual job. The success of the mobility is never guarantee ex ante but always verifiable ex post by the observation of the performance in the new job. The fonnalization of the two models with the theory of choice of investment in uncertainty shows that the employer try to reduce this uncertainty by a selection on the individual capabilities and by the consideration of the link between the jobs. We called this link : the level of transferability between the occupations. The employer demand a premiun of performance, proportionnal to the degree of uncertainty, as a proof that the person is a priori able to master the new occupation. The coexistence of the two models depend on the capacity of the agent to achieve the anticipated trajectory. The firm can produce some + generalist ; managers or some + experts ; specialized into a particular field
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Moulard, Thomas. "Optimisation numérique pour la robotique et exécution de trajectoires référencées capteurs." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00738978.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans cette thèse est divisé en deux parties. Dans la première partie, un modèle pour la représentation unifiée de problèmes d'optimisation numérique est proposé. Ce modèle permet de définir un problème d'optimisation indépendamment de la stratégie utilisée pour le résoudre. Cette représentation unifiée est particulièrement appréciable en robotique où une solution analytique des problèmes est rarement possible. La seconde partie traite de l'exécution de mouvements complexes asservis sur un robot humanoïde. Lors de la locomotion d'un tel système, les glissements des points de contact entraînent une dérive qu'il est nécessaire de corriger. Nous proposons ici un modèle permettant d'asservir une tâche de locomotion sur un capteur externe afin de compenser les erreurs d'exécution des mouvements. Un modèle est également proposé permettant de représenter des séquences de tâches de locomotion et de manipulation asservies. Enfin, une méthodologie pour le développement d'applications robotiques complexes est établie. Les stratégies proposées dans le cadre de cette thèse ont été validées sur la plate-forme expérimentale HRP-2.
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Liang, Man. "Optimisation du réseau de routes en zone terminale." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30003/document.
Full textAbstract:
La congestion dans les Terminal Manoeuvring Area (TMA) des aéroports en hub est le principal problème dans le transport aérien chinois. Face au trafic extrêmement dense dans les TMAs, nous pouvons envisager d'automatiser une grande partie des opérations de routine, comprenant la planification, le séquencement et la séparation. Nous proposons dans cette thèse un nouveau système automatisé de séquencement des avions et de fusion des flux vers des pistes parallèles, qui sont utilisées dans la plupart des aéroports chinois. Notre méthodologie intègre un réseau de route 3D nommé Multi-Level and Multi-Point Merge System (MLMPMS) basé sur le concept de l'Area Navigation (RNAV) et un algorithme d'optimisation heuristique hybride pour trouver une solution correcte, opérationnellement acceptable. Un algorithme de Simulated Annealing (SA) spécifique et un module de génération de trajectoire collaborent pour rechercher la solution quasi optimale. Notre objectif est de générer en temps réel des trajectoires sans conflit, minimisant la consommation de carburant et permettant des méthodes de contrôle faciles et flexibles. Dans ce but, nous explorons en permanence les solutions possibles avec le moins de retard et assuront l'atterrissage le plus rapide. Nous déterminons quatre variables de décision pour contrôler chaque vol : l'heure et la vitesse d'entrée dans la TMA, le temps de vol sur l'arc de séquencement et le choix de la piste utilisée. La simulation de trajectoire dans les différentes phases de vol est basée sur le modèle de performances BADA. Dans le cas de l'aéroport de Beijing Capital International Airport (BCIA), les résultats numériques montrent que notre système d'optimisation de bonnes performances sur le séquencement et la fusion des trajectoires. Tout d'abord, il permet d'assurer des performances de résolution conflit très stables pour gérer les flux de trafic continuellement denses. Par rapport à l'algorithme Hill Climbing (HC), le SA peut toujours trouver une solution sans conflit, non seulement pour l'approche parallèle mixte ou séparée~(pour les arrivées), mais aussi pour les configurations parallèles indépendantes~ (départs et arrivées intégrés). Ensuite, avec un réseau d'itinéraires Multi-Level Point Merge (ML-PM) unique, il peut fournir une bonne solution de contrôle de la trajectoire pour traiter efficacement et économiquement différents types de flux d'arrivée. Il peut réaliser un temps de vol plus court et une descente vers le bas en Continuous Descent Approach (CDA) pour l'avion d'arrivée. Il peut réaliser un re-séquencement plus facile des avions avec un déplacement de position plus relâché. Théoriquement, les Maximum Position Shifting (MPS) peuvent atteindre 6 positions, surpassant la contrainte difficile de 3 positions. Troisièmement, l'algorithme montre son efficacité dans un modèle d'approche parallèle séparé avec une capacité de séquencement plus relâché. Par rapport au décalage de position forcé dur, qui est souvent utilisé dans le système actuel Arrival Manager (AMAN) et la méthode First Come First Served (FCFS) utilisé par les contrôleurs, il peut réduire le délai et le temps de transit moyens dans une situation d'arrivée très dense. Le palier par vol est inférieur à 12\% du temps de transit total dans la TMA. Quatrièmement, en configuration parallèle indépendant, il peut fournir des informations différentes concernant la valeur objectif associée, le temps de vol moyen, les trajectoires de croisement en point chaud entre les arrivées et les départs, l'efficacité avec différents arcs de séquencement conçus dans le réseau de route ML-PM etc<br>Congestion in Terminal Manoeuvring Area (TMA) at hub airports is the main problem in Chinese air transportation system. Facing extremely dense operations in complex TMA, we can consider reducing traffic complexity by solving all potential conflicts in advance with a feasible trajectory control for controllers, or automating a large proportion of routine operations, such as sequencing, merging and spacing. As parallel runways are a common structure of Chinese hub airports, in this thesis, we propose a novel system to integrated sequencing and merging aircraft to parallel runways. Our methodology integrates a Area Navigation (RNAV)-based 3D Multi-Level and Multi-Point Merge System (MLMPMS), a hybrid heuristic optimization algorithm and a simulation module to find good, systematic, operationally-acceptable solutions. First, a Receding Horizon Control (RHC) technique is applied to divide 24-hour traffic optimization problem into several sub- problems. Then, in each sub-problem, a tailored Simulated Annealing (SA) algorithm and a trajectory generation module worn together to find a near-optimal solution. Our primary objective is to rapidly generate conflict-free and economical trajectories with easy, flexible and feasible control methods. Based on an initial solution, we continuously explore possible good solutions with less delay and shorter landing interval on runway. Taking Beijing Capital International Airport (BCIA) as a case to study, numerical results show that our optimization system performs well. First, it has very stable de-conflict performance to handle continuously dense traffic flows. Compared with Hill Climbing (HC), the tailored SA algorithm can always guarantee a conflict-free solution not only for the mixed or segregated parallel approach (arrivals only) pattern, but also for the independent parallel operation (integrated departures and arrivals) pattern. Second, with its unique Multi-Level Point Merge (ML-PM) route network, it can provide a good trajectory control solution to efficiently and economically handle different kinds of arrival flows. It can realize a shorter flying time and a near-Continuous Descent Approach (CDA) descent for arrival aircraft, compared with baseline. It also realizes an easier re-sequencing of aircraft with more relaxed position shifting as well, compared with conventional sequencing method. Theoretically, the Maximum Position Shifting (MPS) can be up to 6 positions, overcoming the hard constraint of 3 position shifts (MPS <= 3). Third, it is efficient for the segregated parallel approach patterns. Compared with hard constrained position shifting, which is often used in current Arrival Manager (AMAN) system and controller's manual-control First Come First Served (FCFS) method, it can reduce the average delay, average additional transit time in super dense arrival situations. The average time flown level per flight is less than 12% of total transit time in TMA. Fourth, in independent parallel patterns, it can provide a range of useful information concerning the associated objective value, the average flying time, crossing trajectories in hot spots between arrivals and departures, the efficiency of using different designed sequencing legs in ML-PM route network
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Soulignac, Michaël. "Planification de trajectoire en présence de courants : application aux missions de drones." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4006.
Full textAbstract:
Les véhicules aériens sans pilote, ou drones, sont utilisés de façon grandissante pour réaliser des misions pouvant être répétitives, longues ou dangereuses (reconnaissance, surveillance, sauvetage, etc. ). Dans toutes ces missions, de par leur faible vitesse et leur petite taille, les drones sont particulièrement sensibles aux courants aériens. Dans ce contexte, nous avons développé, au cours de la thèse proposée, deux algorithmes de planification de trajectoire en présence de courants. Ces deux algorithmes sont des extensions des techniques dites de « propagation d’onde ». La propagation d’onde coulissante, tout d’abord, permet de planifier des trajectoires présence de courants forts, c’est-à-dire plus rapides que le drone. Cette nouvelle approche est une réponse aux faiblesses des méthodes existantes qui, dans ce contexte particulier, peuvent renvoyer des solutions physiquement non réalisables par le drone. Ensuite, la propagation d’onde symbolique permet de planifier des trajectoires en présence de courants variables dans le temps. Etant données des prévisions de courants, cette technique permet de calculer la date de départ minimisant le temps de parcours du drone, ainsi que la trajectoire optimale associée, en anticipant les changements de courant<br>Recent advances made in the fiel of autonomous vehicles suggest that, in a near future, Unmanned Air Vehicles (UAVs) will be more and more deployed in order to achieve various missions (such as surveillance, intelligence or search and rescue). Moreover, since UAVs may be slow, the impact of current is significant and cannot be neglected. That is why we introduce in the proposed thesis two new trajectory planning algorithms in presence of currents, which are extensions of wavefront expansion techniques. The first one, called sliding wavefront expansion, allows to handle strong currents, i. E. Currents which are faster than the UAV. We show that this approach is much more reliable than the existing one, which can return, in this particular context, physically infeasible paths. The second one, called symbolic wavefront expansion, allows to handle time-varying currents. Given some weather forecast (through current charts), this approach determine both the departure time and the trajectory minimizing the UAV’s travel time
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Gaillard, François. "Approche cognitive pour la planification de trajectoire sous contraintes." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00839372.
Full textAbstract:
Je présente une approche cognitive pour la planification de trajectoire sous contraintes. Elle repose en premier lieu sur DKP : un planificateur de trajectoires par échantillonnage. DKP construit un arbre d'exploration dans les parties atteignables de l'environnement à la manière d'un A∗ . Les solutions sont des trajectoires splines quadratiques adaptées au contrôle de robots à deux roues indépendantes. La couche de propagation construit un espace des paramètres, contenant toutes les valeurs des paramètres laissés libres dans les solutions. Il est représenté sous la forme d'une surface contenant toutes les solutions locales qui respectent les contraintes du problème : vitesse, accélération, évitement d'obstacle. . . Ensuite, une recherche de solutions est effectuée sur l'espace des paramètres selon un critère d'optimisation. DKP a la propriété d'être entièrement déterministe : les résultats sont reproductibles et son comportement est complètement contrôlable. Ce contrôle me sert à définir des comportements de pilotage. Ils sont exprimés sous la forme d'un arbre de comportements : chaque comportement agit sur la manière dont l'arbre d'exploration produit par DKP progresse dans l'environnement. De plus, les comportements sont appliqués en fonction de la partie explorée. Ainsi, seuls les comportements faisables sont développés. TÆMS permet de décrire ces comportements de pilotage puis d'évaluer les solutions ainsi construites. Pour résumer, mon approche cognitive repose sur l'évolution conjointe d'un arbre de comportements de pilotage et d'un arbre d'exploration : elle fait ainsi le lien entre planification classique et planification de trajectoire sous contraintes.
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Chaimatanan, Supatcha. "Planification stratégique de trajectoires d'avions." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064452.
Full textAbstract:
Afin de pouvoir satisfaire la demande sans cesse croissante du trafic aérien, le futur système de gestion du trafic aérien utilisera le concept d'opérations basées sur les trajectoires (Trajectory Based Operations), qui augmentera la capacité du trafic aérien, en réduisant la charge de travail du contrôleur. Pour ce faire, les tâches de détection et de résolution de conflits seront transférées depuis la phase tactique vers la phase stratégique de la planification. Dans le cadre de ce nouveau paradigme pour le système de gestion du trafic aérien, nous introduisons dans cette thèse une méthodologie qui permet d'aborder ce problème de planification stratégique de trajectoires d'avion à l'échelle d'un pays ou d'un continent. Le but de la méthodologie proposée est de minimiser l'interaction globale entre les trajectoires d'avion, en affectant de nouveaux créneaux de décollage, de nouvelles routes et de nouveaux niveaux de vols aux trajectoires impliquées dans l'interaction. De plus, afin d'améliorer la robustesse du plan stratégique de vols obtenu, nous prenons en compte l'incertitude de la position de l'avion et de son heure d'arrivée à un point donné de la trajectoire de l'avion. Nous proposons une formulation mathématique de ce problème de planification stratégique conduisant à un problème d'optimisation discrète et un problème d'optimisation en variables mixtes, dont la fonction objectif est basée sur le nouveau concept d'interaction. Un algorithme efficace en termes de temps de calcul pour évaluer l'interaction entre des trajectoires d'avion pour des applications de grande taille est introduit et mis en œuvre. Des méthodes de résolution basées sur des algorithmes de type métaheuristique et métaheuristique hybride ont été développées pour résoudre ces problèmes d'optimisation de grande taille. Enfin, la méthodologie globale de planification stratégique de trajectoires d'avion est mise en œuvre et testée sur des données de trafic, prenant en compte des incertitudes, pour l'espace aérien français et l'espace aérien européen, impliquant plus de 30000 vols. Des plans de vols 4D sans conflits et robustes ont pu être produits avec des temps de calcul acceptables dans un contexte opérationnel, ce qui démontre la viabilité de l'approche proposée.
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Talgorn, Bastien. "Décollage en cas de panne moteur : conception automatisée de trajectoire optimale." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/5019/.
Full textAbstract:
En cas de panne moteur durant le décollage d'un avion, il existe une vitesse jusqu'à laquelle l'avion peut freiner. Au-delà de cette vitesse, l'avion est obligé de poursuivre le décollage le long de la trajectoire SID (Standard Instrument Departure) malgré la perte de poussée induite par la panne. Les paramètres de décollage doivent être choisis de façon à assurer la sécurité de l'avion dans chacune de ces deux situations. En terrain montagneux, les contraintes d'obstacles peuvent sévèrement pénaliser la masse maximale admissible au décollage de l'avion (MMD). Il est alors possible d'utiliser une trajectoire alternative, l'EOSID (Engine Out SID) dont la trace au sol est différente de la SID. Elle n'est utilisée qu'en cas de panne moteur et survole un relief moins pénalisant. Cela permet de réduire les contraintes réglementaires de passage des obstacles en cas de panne moteur et d'augmenter la masse de l'avion au décollage. La conception d'une EOSID est un processus itératif, réalisé manuellement au sol et nécessitant l'usage de plusieurs outils informatiques différents. L'objectif de cette thèse est de formaliser et d'automatiser ce processus afin d'améliorer la qualité de la trajectoire obtenue et de réduire la charge de travail nécessaire à sa conception. Pour ce faire, le processus de conception a été analysé puis modélisé sous la forme d'un problème d'optimisation dont l'objectif est de maximiser la MMD, tout en conservant une trajectoire suffisamment simple. Une méthode d'estimation de la complexité de la trajectoire a donc été définie puis intégrée avec la masse au sein d'un critère unique. Le problème est ensuite résolu à l'aide d'un algorithme génétique ad hoc<br>In case of engine failure during aircraft takeoff, there is a speed until which the aircraft can still break to abort the takeoff (Rejected takeoff procedure). Above this speed, the aircraft shall continue the takeoff along the SID trajectory (Standard Instrument Departure) despite the lack of thrust caused by the engine failure. The takeoff parameters must be chosen so that the security of the aircraft is guaranteed in both situations. In mountainous landscape, the obstacle clearance constraints can severely penalise the maximum takeoff weight of the aircraft. In this situation, it is possible to use an alternate trajectory: the EOSID (Engine Out Standard Instrument Departure). The ground track of the EOSID is different from the SID. This trajectory, which is only used in case of engine failure, flies over a relief that is less penalizing. This allows to reduce the regulatory obstacle clearance constraints in engine failure case and to increase the aircraft takeoff weight. The conception of an EOSID is an iterative manual on-ground process that needs several softwares. The aim of this thesis is to formulate and automate this process so as to improve the trajectory quality and to reduce the conception workload. In this aim, the conception process has been analysed and modelled as an optimization problem the objective of which is to maximise the maximum takeoff weight and to minimize the trajectory complexity. A trajectory complexity estimation method has hence been defined and integrated along with the weight within a single criterion. Then the problem is solved with a genetic algorithm that has been developed specifically to handle the trajectory definition format
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Boyer, Fabrice. "Planification de mouvements dynamiques appliquée à la conception de la liaison au sol." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00949966.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'étendre l'utilisation des modèles de calcul de la dynamique du véhicule en proposant de nouvelles méthodologies inspirées du domaine de la planification de mouvements. Les modèles de dynamique du véhicule que nous considérons sont de nature industrielle : ils sont complexes, non linéaires et disponibles en règle générale sous forme de boîte noire uniquement. Ils sont utilisés traditionnellement avec des techniques de simulations qui partent d'une définition précise d'un état de départ et des sollicitations venant du conducteur. Les méthodes que nous proposons visent à prendre en compte une description plus "réelle" de la manoeuvre ou du test qu'effectue le véhicule : un certain domaine initial dont part le véhicule, un couloir à suivre sans sortir des limites, et un domaine d'arrivée. Outre la recherche d'une solution à ce problème de réalisation d'une certaine manoeuvre, on traite également les deux problèmes suivants : produire un échantillon représentatif de l'ensemble des manières de réaliser la man÷uvre ; trouver la valeur limite d'un paramètre (par exemple la vitesse initiale) au-delà de laquelle il n'y a plus de solution. Différentes techniques ont été mises en oeuvre avec succès, citons notamment : des méthodes exploratoires, un outil de contrôle optimal et un algorithme modifié de déformation de trajectoire. Ces outils génériques sont tous capables de s'adapter sans peine à toutes sortes de véhicules ou d'obstacles. Chacun présente cependant des avantages et des contraintes spécifiques. Ces méthodes ont été appliquées aux cas particuliers de manoeuvres standardisées de véhicules de tourisme. Les méthodes proposées permettent de déterminer de manière robuste et cohérente les limites physiques des véhicules sur ces tests.
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Menasri, Riad. "Métaheuristiques pour la planification de trajectoire des bras manipulateurs redondants : application à l'assistance au geste chirurgical en craniotomie." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1135/document.
Full textAbstract:
Le problème de planification de trajectoire des bras manipulateurs redondants est largement étudié dans la littérature. Sa résolution nécessite la prise en compte d'un certain nombre de contraintes, qui sont : • le calcul des différentes configurations par lesquelles le robot doit passer ; • l'obtention de courbes lisses (vitesses, accélérations, jerks).La prise en compte de ces deux contraintes dans la démarche de résolution peut se faire de deux manières différentes. La première consiste à supposer au préalable que les différentes courbes suivent des trajectoires lisses (utilisation de fonctions polynomiales ou trigonométriques). La résolution aura pour objectif de calculer les paramètres de chacune des courbes. La deuxième technique consiste à traiter les deux contraintes séparément. Ainsi, on calcule les différentes configurations, puis on procède à une interpolation. Outre ces deux contraintes, on doit aussi résoudre le problème de redondance du robot et la manière de l'exploiter. La première partie de cette thèse est ainsi consacrée à l'étude de cette problématique. La démarche de résolution proposée repose entièrement sur des algorithmes d'optimisation. Les deux contraintes citées précédemment étant traitées séparément, il devient aisé de prendre en compte davantage de critères dans le problème d'optimisation. Ainsi, de nouvelles formulations sont proposées. Ces dernières font appel aux techniques d'optimisation hiérarchique, afin de faciliter le traitement de la redondance, qui est exploitée pour l'évitement d'obstacles et les singularités du robot. Vu la complexité de ces formulations, nous avons préconisé une démarche de résolution approchée, qui fait appel aux métaheuristiques d'optimisation, en particulier les algorithmes génétiques. La validation de la démarche proposée est faite sur le modèle du robot Neuromate. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une application avec le robot Neuromate. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés à l'opération de craniotomie avec le robot Neuromate. L'objectif est de réaliser une petite ouverture au niveau du crâne humain afin que le chirurgien puisse glisser des instruments pour traiter des maladies affectant le cerveau. Réalisée par le chirurgien lui-même, sans assistance robotique, cette opération est très délicate, du fait du manque de précision et de l'allongement du temps d'intervention. Les risques d'aggravation sont particulièrement élevés si la zone d'intervention est proche des veines ou située dans des régions qui ont une fonction importante (région motrice ou région de langage, par exemple). La démarche classique de la craniotomie assistée fait appel à la co-manipulation, qui contraint le chirurgien à participer à l'action, et donc à fournir des efforts. Dans ce travail, une autre démarche est proposée, basée sur l'intégration au robot Neuromate d'un système d'usinage à grande vitesse. Des tests ont été réalisés sur des plaques en polyamide dont les caractéristiques mécaniques sont proches de celles du crâne<br>The problem of trajectory planning is largely studied in the literature. In order to solve this problem, we need to take into account two important constraints, which are : • the computation of the different configurations in which the robot must pass ; • the smoothness of the resulting curves (velocities, accelerations, jerks).Taking both constraints into consideration can be done in two different ways. The first one is to suppose that all the curves are smooth (using polynomial or trigonometric functions) and then, the aim of the resolution is to find the coefficient of each of them. The second way is to deal the constraints separately. Thus, we compute in first the different configurations in which the robot must pass. After that, we compute the whole curve by interpolation. Adding to the constraints mentioned before, we have to solve the problem of the redundancy of the robot. The first part of this thesis is then devoted to the study of this problem. The proposed solving technique is entirely based on optimization algorithms. The two constraints cited above are treated separately, which allows to take more criteria into account. Thus, new formulations are proposed. They are based on the hierarchical optimization problem, which facilitates handling of the redundancy which is used for the obstacle and the singularities avoidance. Because of the high complexity of the proposed formulations, we chose to use metaheuristics to resolve them, especially the genetic algorithms. We validated the proposed technique on the model of the Neuromate robot. The second part of this thesis is devoted to an application achieved with the Neuromate robot. The procedure of craniotomy is used to perform a very small hole in the human skull in order to allow the surgeon to introduce medical instruments, to take care of some illness that affects brain. Achieved by the surgeon himself, without any robotics aid, this operation is very delicate, because of its lack of precision and increase of processing time. The risks are particularly high if the area of intervention is near the veins. The classical solving technique is based on the co-manipulation principle, which means that the surgeon participates in the action and then, provides an effort. In this work, another solving technique is proposed. It is based on the integration of a machining system with the Neuromate robot. The tests are achieved on plates made of polyamide of which the mechanical characteristics are near to those of the human skull
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Lober, Ryan. "Task compatibility and feasibility maximization for whole-body control." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066597/document.
Full textAbstract:
Le développement de comportements utiles pour les robots complexes, tel que des humanoïdes, s'avère difficile. La commande corps-complet à base de modèle allège en partie ces difficultés, en permettant la composition des comportements corps-complets complexes à partir de plusieurs tâches atomiques effectuées simultanément sur le robot. Cependant, des hypothèses et erreurs de modélisation, faites pendant la planification des tâches, peuvent produire des combinaisons infaisables/incompatibles quand exécutées sur le robot, créant des mouvements corps-complet imprévisibles, et probablement dangereux. L'objectif de ce travail est de mieux comprendre ce qui rend les tâches infaisables ou incompatibles et de développer des méthodes automatiques pour améliorer ces problèmes pour que les mouvements corps-complets puissent être accomplis comme prévu. Nous commençons par construire un formalisme permettant d'analyser quand les tâches sont faisables et compatibles étant données les contraintes de commande. En utilisant les métriques de faisabilité et compatibilité à base de modèle, nous démontrons comment optimiser les tâches avec des outils de commande prédictive non-linéaire ainsi que les inconvénients de cette approche. Afin de surmonter ces faiblesses, une boucle d'optimisation est formulée, qui améliore automatiquement la faisabilité et compatibilité des tâches via la recherche de politique sans modèle en conjonction avec la commande corps-complets à base de modèle. À travers une série d'expériences simulées et réelles, nous montrons que la simple optimisation de faisabilité et compatibilité des tâches nous permet de réaliser des mouvements corps-complets utiles<br>Producing useful behaviors on complex robots, such as humanoids, is a challenging undertaking. Model-based whole-body control alleviates some of this difficulty by allowing complex whole-body motions to be broken up into multiple atomic tasks, which are performed simultaneously on the robot. However, modeling errors and assumptions, made during task planning, often result in infeasible and/or incompatible task combinations when executed on the robot. Consequently, there is no guarantee that the prescribed tasks will be accomplished, resulting in unpredictable, and most likely, unsafe whole-body motions. The objective of this work is to better understand what makes tasks infeasible or incompatible, and develop automatic methods of improving on these two issues so that the overall whole-body motions may be accomplished as planned. We start by building a concrete analytical formalism of what it means for tasks to be feasible with the control constraints and compatible with one another. Using the model-based feasibility and compatibility metrics, we demonstrate how the tasks can be optimized using non-linear model predictive control, while also detailing the shortcomings of this model-based approach. In order to overcome these weaknesses, an optimization loop is designed, which automatically improves task feasibility and compatibility using model-free policy search in conjunction with model-based whole-body control. Through a series of simulated and real-world experiments, we demonstrate that by simply optimizing the tasks to improve both feasibility and compatibility, complex and useful whole-body motions can be realized
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Vasiliu, Adrian. "Une approche CAO pour la préconception des mécanismes plans générateurs de trajectoire : RéalisMe." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00393842.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la préconception d'une classe de mécanismes plans à barres articulées, les générateurs de trajectoires, dont la fonction utile est la trajectoire décrite par un point effecteur. Les outils actuellement disponibles sont mieux adaptés à la conception détaillée qu'à la préconception. Nous proposons donc des méthodes d'analyse et de synthèse afin de mieux prendre en compte une plus grande diversité de besoins, notamment pour des spécifications de trajectoire en termes de forme plutôt que classiquement (par des listes de points). La plate-forme de préconception RealisMe utilise deux modèles de cinématique. Le modèle systémique multipolaire est une extension, dans le sens de la théorie des systèmes, de la notion de groupe d'Assur. Le modèle de cinématique qualitative génère directement une trajectoire sous la forme d'arcs et de segments de droite. Ces deux modèles permettent de réaliser des simulations cinématiques très rapides et de fournir des informations utiles en préconception. Le modèle systémique multipolaire est mis à profit dans une méthodologie de conception incrémentale des mécanismes complexes. Nous proposons ensuite deux approches d'optimisation dimensionnelle, exacte et qualitative, par bouclage sur des simulations cinématiques appropriées. Finalement, nous développons deux méthodes de synthèse par capitalisation de cas. Dans ces méthodes, au préalable, un très grand nombre de trajectoires sont calculées, par simulation, pour des jeux de dimensions aléatoires. Ensuite, les cas (couples trajectoire - dimensions), après leur codage, sont stockés dans une base de cas. La première méthode de synthèse par cas utilise un réseau neuronal artificiel pour fournir, à partir d'une forme de trajectoire désirée, un mécanisme candidat par interpolation des cas proches. La forme des trajectoires est modélisée par une analyse harmonique en série de Fourier. Le réseau neuronal permet de stocker en une très faible quantité de données une connaissance étendue sur la relation dimensions-trajectoires, ceci pour une morphologie de mécanisme donnée. La deuxième méthode emploie le codage qualitatif des trajectoires pour stocker dans la même base des trajectoires générées par des mécanismes divers. Afin d'admettre des requêtes complexes, les trajectoires sont indexées selon une clé qualitative.
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Sohier, Henri. "Modélisation, analyse et optimisation d’un largage de fusée spatiale depuis un porteur de type avion." Thesis, Toulouse, ISAE, 2014. http://www.theses.fr/2014ESAE0044/document.
Full textAbstract:
Un système de lancement aéroporté est constitué d'un porteur de type avion larguant un lanceur à une certaine altitude. De tels systèmes sont l'objet d'un intérêt croissant, notamment pour la mise à poste de petits satellites. Les travaux présentés dans cette thèse s'intègrent dans le programme Perseus du CNES qui a déjà donné lieu à la construction d'un modèle réduit appelé EOLE. Il s'agit d'étudier la phase de largage, particulièrement sensible.Les contraintes de similitude pouvant permettre l'étude du largage taille réelle avec EOLE sont d'abord identifiées. Les possibilités d'extrapolation directe et déterministe des mesures réalisées avec EOLE étant limitées par le non respect d'une contrainte de masse, il est choisi d'étudier le largage avec une approche probabiliste en développant un nouveau modèle multi-corps. Une grande variété d'incertitudes est prise en compte, concernant par exemple aussi bien les interactions aérodynamiques que le mécanisme de séparation. Un nouveau critère de performance générique,basé sur des géométries élémentaires, est développé pour évaluer la fiabilité du largage.L'analyse de sensibilité du largage aux facteurs d'incertitude est ensuite réalisée. Compte tenu du nombre élevé de paramètres en jeu et du temps de simulation, il est d'abord recherché une simplification du modèle. La méthode de Morris est utilisée pour identifier des facteurs d'incertitude peu influents pouvant être fixés à une certaine valeur. Cette étape est fréquente, mais il est montré qu'il existe un risque important de fixer des facteurs dont l'influence a en fait été sous-estimée. Une adaptation de la méthode de Morris améliorant l'échantillonnage des facteurs, le calcul de leurs influences et le traitement statistique des résultats permet de réduire considérablement ce risque.Une fois l'impact des différentes incertitudes estimé, il a été possible d'optimiser les conditions de largage afin de réduire la probabilité qu'un problème intervienne<br>In an air launch to orbit, a space rocket is launched from a carrier aircraft. Air launchto orbit appears as particularly interesting for small satellites. This Ph.D. thesis is part of the program Pegasus of the French space agency CNES and it follows the development of a small scale demonstrator called EOLE. It focuses on the very sensitive separation phase.The similitude constraints which have to be respected to study the large scale system with EOLEare first identified. A problem of mass limits the possibilities to directly extrapolate at a larger scale, in a deterministic approach, data obtained with EOLE. It is decided to study the separation in a probabilistic approach by developing a new multi-body model. A great variety of uncertainties are taken into account, from the aerodynamic interactions to the atmospheric turbulences, the separation mechanism, and the launch trajectories. A new performance criterion is developed to quantify the safety of the separation phase. It is based on elementary geometries and it could beused in other contexts.A sensitivity analysis is applied to estimate the influence of the uncertainties on the performance criterion. Given the large number of factors of uncertainty and the non-negligible simulation time,the model is first simplified. The Morris method is applied to identify the factors with a low influence which can be fixed to a given value. It is a frequent step, but it is shown that there isa high risk to fix the wrong factors. Any further study would then be altered. The risk to fix the wrong factors is significantly reduced by improving the factors sampling, the calculation of their influence, and the statistical treatment of the results. This new method is used to estimate the influence of the uncertainties at the separation and the safety is improved by optimizing launch trajectories
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Roumili, Hayet. "Méthodes de points intérieurs non réalisables en optimisation : théorie, algorithmes et applications." Le Havre, 2007. http://www.theses.fr/2007LEHA0013.
Full textAbstract:
Dans cette étude, nous nous intéressons au problème d'initialisation dans les méthodes de points intérieurs de types trajectoire centrale, en prenant comme référence les travaux de Y. Zhang pour la programmation linéaire (PL). Après avoir mis en oeuvre un algorithme pour la programmation linéaire (PL), nous proposons une extension pour la programmation quadratique convexe (PQC) puis pour la programmation semidéfinie (PSD)<br>In this study, we are interested to the initialization problem for central path following interior point methods, taking Y. Zhang's work for the linear programming (LP) as bench-mark. After, we make use of an appropriate algorithm for linear programming, we propose an extension for the quadratic convex programming as well semidefinite programming
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Arnoult, Guillaume. "Modélisation de la trajectoire d'un projectile gyrostabilisé muni d'un dispositif de contrôle." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST068.
Full textAbstract:
L’intensification des combats en milieu urbains pousse les industriels de l’armement terrestre à développer des systèmes d’armes intégrant des dispositifs de correction de trajectoire. Le déploiement de tels dispositifs au cours du vol d’un projectile d’artillerie doit permettre de réduire l’erreur de dispersion afin de limiter au maximum les risques de dommages collatéraux. L’enjeu réside ici dans le développement d’un dispositif adapté aux conditions de vol d’un projectile gyrostabilisé. Un spoiler isolé, supposé monté sur une bague libre en rotation, est identifié comme le moyen de contrôle le plus adapté. L’objet de ces travaux consiste à développer un algorithme d’optimisation des caractéristiques géométriques d’un tel dispositif et de démontrer qu’il possède l’autorité suffisante pour générer une modification de la portée ainsi que de la déviation latérale du projectile. D’une part un réseau de neurones modélise les variations des coefficients aérodynamiques du spoiler à partir de résultats de simulations RANS. D’autre part, la modélisation par kriging des fonctions objectifs et contraintes tire avantage de l’estimation de l’erreur de modélisation. Ceci permet de définir des critères d’enrichissement assurant un compromis entre exploration et exploitation du domaine défini par l’ensemble des paramètres géométriques. L’application de l’algorithme d’optimisation au dimensionnement du spoiler a permis d’identifier une configuration géométrique optimale satisfaisant les objectifs de l’étude en termes de correction de trajectoire. Des simulations ZDES sur cette configuration particulière ont été réalisées dans le but de constituer un niveau de fidélité supérieur aux évaluations RANS des coefficients aérodynamiques. Elles donnent également lieu à une caractérisation physique des modifications de l’écoulement de culot engendrées par la présence du spoiler. Une campagne d’essais en soufflerie permet de valider la démarche méthodologique développée dans ces travaux et ouvre des perspectives pour de futurs travaux concernant l’inclusion de données expérimentales dans une base de données numérique dans le cadre de méta-modèles multi-niveaux de fidélité<br>The intensification of urban combat encourages the industrials of terrestrial armament to develop new weapon systems equipped with trajectory modification devices. Deploying these devices during the projectile flight would allow reducing the scattering error in order to narrow the collateral damage. The challenge lies in the development of a device adapted to the flight conditions of a spin-stabilized projectile. An isolated spoiler, installed on a rotatable ring, is chosen as the most adapted control device. This work consists in developing an optimization algorithm for the geometrical parameters of the spoiler and to demonstrate that it is possible to modify concurrently the range and lateral deviation of the projectile. On one hand a neural network model the variations of the aerodynamic coefficients from RANS calculations. On the other hand, the kriging modeling of the objective and constraint functions benefits from the estimation of the modeling error. This allows defining enrichment criteria ensuring a tradeoff between exploration and exploitation of the geometrical domain. The optimization of the spoiler geometrical parameters leads to the identification of an optimal configuration able to achieve the course corrections abilities targeted. ZDES simulations on this particular configuration have been achieved to form a new fidelity level in addition to the RANS evaluations of the aerodynamic coefficients. These simulations lead to a physical characterization of modifications of the boat-tail flow induced by the presence of the spoiler. A wind tunnel campaign provides a validation step to the optimization methodology developed and offers promising perspectives for future work in terms of experimental data inclusion in a numerical database through multi-level surrogate modeling
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Kaddar, Bassel. "Effet du balancement des bras sur la consommation énergétique durant la marche d’un robot bipède." Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2044.
Full textAbstract:
Dans la marche humaine, il est supposé que les bras ont un mouvement passif qui diminue la consommation énergétique de la marche. La question abordée dans ce travail est le rôle des bras pour la marche d’un robot humanoïde. L’étude a deux objectifs : vérifier l’effet des bras sur l’énergie consommée durant la marche, et vérifier si le mouvement optimal des bras est passif. Nous avons d’abord défini par optimisations paramétriques des marches cycliques optimales pour un robot bipède évoluant en 2D. Différentes évolutions des bras ont été envisagées : bras attachés au tronc, bras constitués d’un ou 2 corps actionnés solidaires du tronc ou ayant un mouvement libre et bras passifs. Différentes marches plus ou moins complexes ont été abordées. La comparaison de nos résultats pour différentes vitesses de marche a montré l’intérêt d’un mouvement actif des bras. L’énergie fournie dans les articulations des bras permet de réduire la consommation énergétique globale principalement à des vitesses de marche élevées pour les différentes allures envisagées. Un mouvement passif des bras aura une grande amplitude quand la fréquence naturelle des bras coïncide avec la fréquence de la marche. L’ajout de ressorts au niveau des épaules permet d’ajuster la fréquence naturelle des bras à celle de la marche, mais malgré tout concernant la consommation énergétique des bras actifs sont plus efficaces que des bras passifs. Une étude en 3D des marches du robot a ensuite permis de confirmer l’intérêt sur la consommation énergétique de l’actionnement des bras. Ces tests ont aussi mis en évidence le moindre coût d’une marche avec un mouvement des bras normal par rapport à un mouvement anti-normal<br>In human walking, it is assumed that the arms have a passive movement which reduces the energy consumption of walking. The issue addressed in this work is the role of arms on the walking of a humanoid robot. The study has two objectives: to verify the effect of arms on the energy consumption during walking, and whether the optimal movement of the arms is passive. Firstly, by a parametric optimization, we defined optimal cyclic gaits for a biped robot moving in 2D. Different evolutions of arms were considered: arms attached to the trunk, arms consist of one-link or two links held to the trunk or having a free motion and passive arms. Different gaits, more or less complex, have been studied. The comparison of our results for different walking speeds showed the importance of active movement of the arms. The energy supplied in the joints of arms allows reducing the global energy consumption especially for high walking speeds. A passive movement of the arms will have large amplitude when the natural frequency of the arm coincides with the frequency of walking gait. Adding springs at the shoulders allows adjusting the natural frequency of the arms to that of walking gait. However, the energy consumption of active arms remains more effective than that of passive arms. A 3D study of bipedal walking was then used to confirm the interest of arms actuation in the minimization of energy consumption. These tests show that walking with a normal arms swinging has lower cost with respect to anti-normal arms swinging
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Olympio, Joris. "Techniques de commande optimale pour la recherche automatique de stratégies avec assistances gravitationnelles dans le cadre de missions interplanétaires." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00365115.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la conception de trajectoires interplanétaires, à poussée faible. Les systèmes de propulsion électriques, à poussée faible ou continue, ont permis d'accroître significativement les possibilités de trajectoires, au détriment de mission plus longues. La poussée faible limite également la manoeuvrabilité du système. Afin de parer à ces inconvénients, on utilise généralement des manoeuvres d'assistances gravitationnelles, pour ainsi réduire la consommation et la durée de transfert de la sonde. Le rôle de l'analyste mission est donc de déterminer le meilleur scénario (la séquence de planètes à visiter). De nos jours, ce problème est résolu de manière expérimentale et heuristique. Cependant, bien que la trajectoire produite soit optimale à scénario donné, il n'y a aucune garantie que le scénario en lui-même soit optimal. De plus, cette approche est relativement fastidieuse. Notre objectif a donc été de mettre en place des outils et méthodes permettant de trouver des scénario optimaux pour un objectif fixé. Durant cette thèse, nous avons suivit 2 approches. La première approche consiste à considérer le problème comme étant un problème d'optimisation globale, à variables discrètes. Un ensemble de scénario est étudié à priori. Pour simplifier et faciliter la recherche de séquences, on a modélisé le problème de transfert à poussée faible, en utilisant un principe d'inversion dynamique. Ce modèle utilise des arcs balistiques pour minimiser la consommation, et introduire des degrés de liberté supplémentaires pour satisfaire des contraintes terminales. On a mis au point un algorithme de complexité polynomiale pour résoudre le problème. Afin de réduire le coût calculatoire, nous avons mis en place des contraintes de " pruning " permettant de réduire l'espace de recherche. La deuxième approche consiste à formuler le problème comme un problème de commande optimale, où la dynamique inclut les principaux corps perturbateurs. Le scénario est alors déterminé à postériori. On résoud numériquement le problème au N corps. On montre que les méthodes indirectes (Pontryaguin) et directes (Collocation, Transcription) ne nous permettent pas de résoudre ce problème. On a donc mis au point un solveur de deuxième ordre respectant à la fois les conditions d'optimalité et de précision connues des méthodes indirectes, et des propriétés de robustesse généralement attribué aux méthodes directes.
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Porumbel, Daniel Cosmin. "Algorithmes Heuristiques et Techniques d'Apprentissage - Applications au Probleme de Coloration de Graphe." Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00481253.
Full textAbstract:
Au cours des trois dernieres decennies, les algorithmes heuristiques ont permis de realiser des progres remarquables dans la resolution des problemes diciles d'optimisation combinatoire. Cependant, la conception de ces algorithmes releve encore plusieurs challenges importants { en particulier, il semble qu'il est toujours dicile d'integrer dans une heuristique une vue d'ensemble sur l'evolution de la recherche ou sur sa trajectoire. Prenant comme cadre experimental le probleme bien connu de la coloration de graphe, nous presentons de nouvelles strategies qui font appel a certains mecanismes d'apprentissage pour rendre le processus de recherche plus \auto-conscient". Nous introduisons un algorithme qui est capable d'enregistrer sa trajectoire et d'interpreter sa propre evolution. Une analyse de l'espace de recherche a montre que les meilleures congurations visitees sont relativement proches les unes des autres, regroupees dans des spheres de rayon xe. Avec ce type d'informations apprises, nous avons concu : (i) des algorithmes de diversication qui \prennent garde" a ne pas visiter la m^eme sphere a plusieurs reprises, (ii) des algorithmes d'intensication qui se focalisent sur l'exploration d'un perimetre limite en utilisant un parcours en largeur des spheres de ce perimetre, et (iii) des approches evolutionnistes pour gerer la diversite de sorte que les individus soient a la fois de bonne qualite eu egard a la fonction objectif et susamment distants les uns des autres. En fait, nous presentons une gamme de techniques (e.g. nouvelles fonctions d'evaluation) qui peuvent rendre la recherche heuristique \bien informee".
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Subrin, Kévin. "Optimisation du comportement de cellules robotiques par gestion des redondances : application à la découpe de viande et à l’Usinage Grande Vitesse." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2013. http://www.theses.fr/2013CLF22417/document.
Full textAbstract:
Les robots industriels ont évolué fondamentalement ces dernières années pour répondre aux exigences industrielles de machines et mécanismes toujours plus performants. Ceci se traduit aujourd’hui par de nouveaux robots anthropomorphes plus adaptés laissant entrevoir la réalisation de tâches plus complexes comme la découpe d’objets déformables telle que la découpe de viande ou soumis à de fortes sollicitations comme l’usinage. L’étude du comportement des robots anthropomorphes, à structures parallèles ou hybrides montre une anisotropie aussi bien cinématique, que dynamique, impactant la précision attendue. Ces travaux de thèse étudient l’intégration des redondances cinématiques qui permettent de pallier en partie ce problème en positionnant au mieux la tâche à réaliser dans un espace de travail compatible avec les capacités attendues. Ces travaux ont suivi une démarche en trois étapes : la modélisation analytique de cellules robotiques par équivalent sériel basée sur la méthode TCS, la formalisation des contraintes des processus de découpe de viande et d’usinage et une résolution par optimisation multicritère. Une première originalité de ces travaux réside en le développement d’un modèle à 6 degrés de liberté permettant d’analyser les gestes de l’opérateur qui optimise naturellement le comportement de son bras pour garantir la tâche qu’il réalise. La seconde originalité concerne le placement optimisé des redondances structurales (cellules à 9 ddls) où les paramètres de positionnement sont incorporés comme des variables pilotables (cellule à 11 ddls). Ainsi, ces travaux de thèse apportent des contributions à : - la définition de critères adaptés à la réalisation de tâches complexes et sollicitantes pour la gestion des redondances cinématiques ; - l’identification du comportement des structures sous sollicitations par moyen métrologique (Laser tracker) et l’auto-adaptation des trajectoires par l’utilisation d’une commande en effort industrielle ; - l’optimisation du comportement permettant l’amélioration de la qualité de réalisation des différents processus de coupe (découpe de viande et usinage)<br>Industrial robots have evolved fundamentally in recent years to reach the industrial requirements. We now find more suitable anthropomorphic robots leading to the realization of more complex tasks like deformable objects cutting such as meat cutting or constrained to high stresses as machining. The behavior study of anthropomorphic robots, parallel or hybrid one highlights a kinematic and dynamic anisotropy, which impacts the expected accuracy. This thesis studied the integration of the kinematic redundancy that can partially overcome this problem by well setting the task to achieve it in a space compatible with the expected capacity. This work followed a three-step approach: analytical modeling of robotic cells by serial equivalent based on the TCS method, formalizing the constraints of meat cutting process and machining process and a multicriteria optimization.The first originality of this work focuses on the development of a 6 DoFs model to analyze the operator actions who naturally optimizes his arm behavior to ensure the task it performs. The second originality concerns the optimized placement of structural redundancy (9 DoFs robotic cell) where positioning parameters are incorporated as controllable variables (11 DoFs robotic cell). Thus, the thesis makes contributions to : - the definition of criteria adapted to the realization of complex and under high stress task for the management of the kinematic redundancy; - the structural behavior identification, under stress, by metrology tools (Laser tracker ) and the self- adaptation paths by using an industrial force control; - the behavior optimization to improve the cutting process quality (meat cutting and machining)
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Prévost, David. "Modélisation avancée du couple Machine Outil / Commande Numérique dans un contexte UGV pour l'optimisation du calcul de trajectoires multi axes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00764975.
Full textAbstract:
Les différentes étapes du processus d'élaboration de pièces de formes complexes sont encore aujourd'hui le siège d'erreurs et de cloisonnement entre activités qui engendrent une perte de qualité du produit réalisé et un manque de productivité. La maîtrise des écarts géométriques observés sur les surfaces usinées par exécution de trajectoires UGV sont ainsi au centre de l'étude. Afin de mieux appréhender l'apparition des défauts géométriques dans le processus, les travaux débutent par une analyse détaillée du processus, allant de la génération des trajectoires, jusqu'au comportement dynamique de la structure de la machine-outil en passant par l'interpolation géométrique et temporelle par la commande numérique et le suivi des consignes ainsi générées par les asservissements. Cette analyse conduit à identifier les différentes sources d'erreurs, à évaluer les écarts géométriques outil/pièce engendrés et à proposer un découpage de ces écarts le long du processus. Parmi les différents défauts, l'étape d'exécution des trajectoires s'avère être une des principales sources d'écarts résultant sur la pièce. Une modélisation des asservissements est ainsi proposée afin de prédire les erreurs dites de suivi de trajectoires. Le modèle, testé et validé sur différentes machines outils, sert ensuite de support à l'optimisation du processus. L'optimisation du processus est abordée par minimisation des écarts résultants sur la trajectoire effective tout en préservant la productivité. A cet effet, une méthode de compensation par modèle inverse est proposée. S'appuyant sur un modèle de défauts liés à l'étape d'exécution (interpolation et asservissement) et à une réorganisation spatiale des écarts, la méthode de Compensation des Ecarts au Contour (méthode CEC) permet de diminuer significativement l'écart résultant sur la pièce.
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Doulcier, Joseph. "Implantation optimale d'un robot en fonction d'une tâche à réaliser en environnement contraint. Analyse, synthèse et développement d'un module d'aide à l'implantation des robots." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523120.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente une étude de l'implantation optimale d'un robot en fonction de la tâche à réaliser, en prenant en compte les contraintes de non collisions. La démarche proposée s'est appuyée sur un système de C.A.O. classique. Elle se fonde sur une définition des tâches en termes de trajectoire de référence, définie par des points d'arrêt induits par le processus de fabrication et des points de passages disposés pour assurer la non collision avec les obstacles. Elle aboutit à une méthode permettant d'optimiser la trajectoire du robot de manière conjointe avec son implantation, en étendant le concept de variables articulaires à l'ensemble des variables décrivant les possibilités d'implantation du robot. Ces points de passage sont mis en place au cours du processus d'optimisation générale en fonction de l'implantation du robot et de la disposition des obstacles. Cette approche est introduite par une étude de la planification de trajectoires, à travers une méthode locale dissociant les objectifs de réalisation du process des objectifs d'anti-collision, suivie d'une étude du domaine d'implantation du robot. Ces travaux ont été appliqués aux problèmes de l'industrie automobile à travers l'exemple des postes de soudure par points et des postes de montage.
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Subrin, Kévin. "Optimisation du comportement de cellules robotiques par gestion des redondances : application à la découpe de viande et à l'Usinage Grande Vitesse." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00999471.
Full textAbstract:
Les robots industriels ont évolué fondamentalement ces dernières années pour répondre aux exigences industrielles de machines et mécanismes toujours plus performants. Ceci se traduit aujourd'hui par de nouveaux robots anthropomorphes plus adaptés laissant entrevoir la réalisation de tâches plus complexes comme la découpe d'objets déformables telle que la découpe de viande ou soumis à de fortes sollicitations comme l'usinage. L'étude du comportement des robots anthropomorphes, à structures parallèles ou hybrides montre une anisotropie aussi bien cinématique, que dynamique, impactant la précision attendue. Ces travaux de thèse étudient l'intégration des redondances cinématiques qui permettent de pallier en partie ce problème en positionnant au mieux la tâche à réaliser dans un espace de travail compatible avec les capacités attendues. Ces travaux ont suivi une démarche en trois étapes : la modélisation analytique de cellules robotiques par équivalent sériel basée sur la méthode TCS, la formalisation des contraintes des processus de découpe de viande et d'usinage et une résolution par optimisation multicritère. Une première originalité de ces travaux réside en le développement d'un modèle à 6 degrés de liberté permettant d'analyser les gestes de l'opérateur qui optimise naturellement le comportement de son bras pour garantir la tâche qu'il réalise. La seconde originalité concerne le placement optimisé des redondances structurales (cellules à 9 ddls) où les paramètres de positionnement sont incorporés comme des variables pilotables (cellule à 11 ddls). Ainsi, ces travaux de thèse apportent des contributions à : - la définition de critères adaptés à la réalisation de tâches complexes et sollicitantes pour la gestion des redondances cinématiques ; - l'identification du comportement des structures sous sollicitations par moyen métrologique (Laser tracker) et l'auto-adaptation des trajectoires par l'utilisation d'une commande en effort industrielle ; - l'optimisation du comportement permettant l'amélioration de la qualité de réalisation des différents processus de coupe (découpe de viande et usinage).
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Peyronne, Clément. "Modélisation mathématique et résolution automatique de conflits par algorithmes génétiques et par optimisation locale continue." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00855296.
Full textAbstract:
La gestion du trafic aérien est un système complexe. Actuellement en pleine mutation, une des problématiques essentielles à l'évolution du système est la recherche de méthodes automatiques de résolution de conflits. Nous présentons d'abord un nouveau modèle de trajectoire courbe basé sur les B-splines et permettant de définir une trajectoire à l'aide d'un nombre très limité de paramètres. À partir de cette modélisation, nous arrêtons une nouvelle formulation du problème de résolution de conflits pour obtenir un problème d'optimisation continue. Celle-ci repose sur une formulation dite semi-infinie de la contrainte de séparation entre deux avions. La manière dont nous avons défini la fonction-objectif et les fonctions contraintes nous permettent également d'en calculer les gradients. Nous utilisons trois différentes méthodes d'optimisation pour résoudre notre problème. Une méthode globale stochastique est d'abord testée : les algorithmes génétiques, couramment utilisés pour le problème de résolution de conflits. Deux méthodes d'optimisation locale sont aussi mises en œuvre, une méthode de points intérieurs et une méthode d'optimisation sans dérivées. Enfin, nous présentons des résultats numériques prometteurs montrant la fiabilité de l'optimisation locale pour le problème de résolution de conflits. Notre méthodologie, alliant une modèle de trajectoire courbe parcimonieux et une méthode d'optimisation locale appliquée à notre formulation mathématique du problème, est une option crédible pour le problème de résolution de conflits aériens.
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Cai, Zhenhua. "Programmation robotique en utilisant la méthode de maillage et la simulation thermique du procédé de la projection thermique." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01005406.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est d'améliorer l'extension du logiciel de programmation hors-ligne RobotStudio™ existante et de développer une nouvelle stratégie pour générer la trajectoire du robot par rapport aux paramètres essentiels de projection thermique. Notamment, l'historique de la température par rapport à la trajectoire générée est prise en compte dans cette étude.L'extension logicielle Thermal Spray Toolkit (TST) intégrée dans le cadre de RobotStudio™ est spécialement développée pour générer la trajectoire du robot en projection thermique. L'amélioration de l'extension TST dans la nouvelle version de RobotStudio™ est mise au point sur deux modules principaux :PathKit : génération de la trajectoire sur des pièces complexes.ProfileKit : modélisation du cordon singulier du dépôt et prédiction de son épaisseur en fonction des paramètres opératoires.Les déficiences existantes de l'extension TST impliquent de mettre en œuvre une méthode plus avancée qui permettra de générer la trajectoire du robot en utilisant le maillage pour le calcul d'élément finis. Ainsi, l'opération de projection thermique pourra être menée. Dans cette étude, la méthodologie de maillage est introduite afin de fournir une stratégie de choix de points de trajectoire et l'obtention d'orientations de ces points de trajectoire sur la surface à revêtir. Un module dit MeshKit est donc ajouté dans l'extension TST afin de lui apporter ces fonctionnalités nécessaires.Un couplage entre la trajectoire du robot et la répartition de chaleur du substrat a été développé, ce qui permet d'étudier l'évolution de température pendent le processus de projection thermique.
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Andreu, Altava Ramon. "Calcul du profil optimal d'un aéronef dans les phases de descente et d'approche." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30026.
Full textAbstract:
Le contexte actuel de croissance du trafic aérien, qui double tous les quinze ans, pose des problèmes environnementaux et remet en cause le développement durable de l'aviation. De plus, d'autres facteurs comme l'entrée en vigueur de nouveaux décrets relatifs aux questions environnementales, la volatilité des cours du pétrole et aussi la concurrence exacerbée du marché des compagnies aériennes conduisent au fait que les sujets de recherche liés à l'optimisation fine du profil de vol de l'avion et à l'amélioration de l'efficacité des opérations aériennes sont devenus des enjeux majeurs pour l'aviation. Le système de gestion du vol, ou FMS selon l'acronyme anglais, est un système de navigation embarqué, courant dans tous les avions de transport commercial, qui permet à l'équipage de gérer le plan de vol latéral et vertical. Du fait que les systèmes avioniques aient des performances limitées, les algorithmes embarqués font des calculs sur la base d'hypothèses très conservatrices. Ceci conduit à des écarts notoires entre les calculs du FMS et le profil réellement volé par l'avion dans un environnement dynamique du vol. L'objectif de cette thèse est donc de développer une fonction bord intégrée au concept de poste de pilotage des futurs cockpit Airbus, permettant de générer des trajectoires optimisées mais aussi tenant compte de l'environnement dynamique de l'avion. Pour cela, cette nouvelle fonction bord qui a été développée adapte la stratégie et le profil de vol de façon régulière pour minimiser le coût global de l'opération. Les principes de gestion énergétique d'un aéronef sont utilisés pour optimiser le profil vertical de vol dans les phases de descente et d'approche dans le but de réduire la consommation carburant, les émissions de gaz à effet de serre et potentiellement le bruit généré par les moteurs et les surfaces aérodynamiques. La fonction proposée est basée sur les principes de la programmation dynamique et plus particulièrement sur l'algorithme A*. Elle cherche à minimiser une fonction de coût en traversant un espace de recherche généré au fur et à mesure que l'algorithme avance dans ses calculs. Non seulement la trajectoire résultante est optimale mais aussi relie la position courante de l'avion avec le seuil de piste de l'aéroport d'arrivée indépendamment du mode de guidage et des conditions énergétiques, ce qui est une nouveauté par rapport au FMS.[...]<br>The continued increase of air traffic, which doubles every 15 years, produces large economic benefits but poses environmental issues that put at risk the sustainable development of air transport. Other factors such as jet fuel prices volatility, the introduction of new environmental regulations and intense competition in the airline industry, have stimulated in the last years research on trajectory optimization and flight efficiency topics. The Flight Management System (FMS) is an onboard avionic system, standard in all transport aircraft, which is used by flight crews to manage the lateral and vertical flight-plan. Since current avionic systems are limited in terms of computational capacity, the computations performed by their algorithms are usually done on the basis of conservative hypotheses. Thus, notorious deviations may occur between FMS computations and the actual flight profile flown by the aircraft. The goal of this thesis is to develop an onboard function, which could be integrated in future Airbus cockpits, that computes optimal trajectories, readjusts the flight strategy according to the dynamic aircraft condition and minimizes operating costs. Flight energy management principles has been used for optimizing aircraft trajectories in descent and approach phases with respect to fuel consumption, greenhouse gas and noise emissions. The proposed function has been developed on the basis of dynamic programming techniques, in particular the A* algorithm. The algorithm minimizes a certain objective function by generating incrementally the search space. The exploration of the search space gives the optimal profile that links the aircraft current position to the runway threshold, independently of the current flight mode and aircraft energy condition. Results show 13% fuel savings and a decrease of 12% in gas emissions compared with a best-in-class FMS. Furthermore, the algorithm proposes the flight strategy to dissipate the excess of energy in situations where aircraft fly too high and/or too fast close to the destination runway. A preliminary operational evaluation of the computed trajectories has been conducted in the flight simulators. These tests demonstrate that the computed trajectories can be tracked with current guidance modes, although new modes should be required to decrease the workload of flight crews. In conclusion, this paper constitutes a solid background for the generation of real-time optimal trajectories in light of the automation of descent and approach flight phases
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Porumbel, Daniel Cosmin. "Algorithmes Heuristiques et Techniques d'Apprentissage : Applications au Problème de Coloration de Graphe." Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00476541.
Full textAbstract:
Au cours des trois dernières décennies, les algorithmes heuristiques ont permis de réaliser des progrès remarquables dans la résolution des problèmes difficiles d'optimisation combinatoire. Cependant, la conception de ces algorithmes relève encore plusieurs challenges importants - en particulier, il semble qu'il est toujours difficile d'intégrer dans une heuristique une vue d'ensemble sur l'évolution de la recherche ou sur sa trajectoire. Prenant comme cadre expérimental le problème bien connu de la coloration de graphe, nous présentons de nouvelles stratégies qui font appel à certains mécanismes d'apprentissage pour rendre le processus de recherche plus "auto-conscient". Nous introduisons un algorithme qui est capable d'enregistrer sa trajectoire et d'interpréter sa propre évolution. Une analyse de l'espace de recherche a montré que les meilleures configurations visitées sont relativement proches les unes des autres, regroupées dans des sphères de rayon fixe. Avec ce type d'informations apprises, nous avons conçu : (i) des algorithmes de diversification qui "prennent garde" à ne pas visiter la même sphère à plusieurs reprises, (ii) des algorithmes d'intensification qui se focalisent sur l'exploration d'un périmètre limité en utilisant un parcours en largeur des sphères de ce périmètre, et (iii) des approches évolutionnistes pour gérer la diversité de sorte que les individus soient à la fois de bonne qualité eu égard à la fonction objectif et suffisamment distants les uns des autres. En fait, nous présentons une gamme de techniques (e.g. nouvelles fonctions d'évaluation) qui peuvent rendre la recherche heuristique "bien informée".
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Kebbiche, Zakia. "Étude et extensions d'algorithmes de points intérieurs pour la programmation non linéaire." Le Havre, 2007. http://www.theses.fr/2007LEHA0014.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous présentons une étude algorithmique et numérique concernant la méthode de trajectoire centrale appliquée au problème de complémentarité linéaire considéré comme une formulation unificatrice de la programmation linéaire et de la programmation quadratique convexe. Puis, nous proposons deux variantes intéressantes, l'une de trajectoire centrale et l'autre de type projectif avec linéarisation, pour minimiser une fonction convexe différentiable sur un polyèdre. Les algorithmes sont bien définis et les résultats théoriques correspondants sont établis<br>In this thesis, we present an algorithmically and numerical study concerning the central path method for linear complementarity problem wich is considered as an unifying framework of linear and quadratic programming. Then, we propose two intersting variants namely the central path and the projective with linearization methods for minimizing a convex differentiable function on a polyhedral set. The algorithms are well defined and the corresponding theoretical results are established
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Rodionova, Olga. "Optimisation des trajectoires avion dans l'Atlantique Nord." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30090/document.
Full textAbstract:
Cette thèse explore des pistes d'amélioration du système de trafic aérien dans l'espace océanique de l'Atlantique Nord (NAT). D'abord, on considère le système actuel, où les avions suivent les rails prédefinis. On favorise les re-routages entre rails, diminuant la congestion dans l'espace continental. On applique des méthodes stochastiques d'optimisation pour trouver une configuration de vols sans conflits avec la séparation reduite entre aéronefs. Ensuite, on simule la planification des trajectoires avec le Wind Networking (WN). La source prinicipale des erreurs dans la prédiction de trajectoires étant l'incertitude dans la prévision du vent, le WN permet aux avions d'échanger leurs vents mesurés afin d'ajuster leurs prédictions. Enfin, on introduit le concept de free-flight dans NAT. Etant donné des trajectoires vent-optimales, on applique une méthode stochastique d'optimisation pour réduire le nombre de conflits au niveau stratégique, tout en conservant les trajectoires proches de leur optimum. Nos résultats numériques mettent en évidence plusieurs pistes pour améliorer le système de trafic aérien dans NAT, en considérant de nouvelles technologies et de nouveaux concepts<br>This thesis investigates the ways to improve the air traffic system in the highly congested North Atlantic oceanic airspace (NAT). First, we consider the current system, where aircraft follow predefined NAT tracks. We favor the re-routings between tracks, decreasing congestion in pre-oceanic airspace, and apply stochastic methods of optimization to find a conflict-free flight configuration with reduced separation between aircraft. Second, we simulate trajectory prediction by Wind Networking (WN). While the main source of time prediction errors is the uncertainty in wind forecast, WN permits aircraft to exchange measured winds and adjust their predictions using this recent and accurate information. Third, we study the impact of introducing the free flight concept in NAT. We apply a stochastic method of optimization on data provided by NASA consisting of NAT flights with wind optimal trajectories. The aim is to reduce the number of conflicts on the strategic level, while keeping the trajectories close to the optimal routes. Our computational experiments show that the air traffic situation in NAT can be improved in several different ways, considering new technologies and new trajectory planning concepts
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Alba-Gomez, Ofélia. "Optimisation de trajectoires de robots parallèles redondants." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2126.
Full textAbstract:
Les études ont pour objectifs la définition d'indices de performance de robot pleinement parallèle 3·RRR et la détermination d'une méthode de planification de trajectoires optimales pour éviter les configurations singulières et optimiser les perfonnances cinétostatiques. On développe une analyse des conditions d'isotropie pour calculer une longueur caractéristique pertinente en vue de l'homogénéisation de la matrice jacobienne parallèle. On définit un nouvel indice de performance comme mesure de la distance d'une configuration par rapport à une singularité parallèle. La valeur optimale de cet indice est atteinte par une configuration isotrope idéale. Puis, nous proposons un second indice de performance en utilisant une interprétation géométrique des conditions de singularités parallèle. L'équivalence des deux indices est vérifiée. Pour notre robot cinématiquement redondant nous proposons une méthode de planification automatique de trajectoires pour l'optimisation des performances lors de l'exécution d'une tâche spécifiée. Cette méthode a été inspirée d'un algorithme de planification de trajectoires de véhicules de navigation autonome. Plusieurs cas d'étude sont analysés pour valider l'efficacité de nos méthodes dans des environnements sans et avec obstacles. Un scénario additionnel est finalement étudié : celui d'une tâche qui peut être exécutée seulement si le manipulateur utilise deux modes de fonctionnement. Le manipulateur est donc obligé de passer par une singularité sérielle lors de la réalisation de la tâche. Ce cas nécessite la formulation d'une nouvelle procédure qui est aussi développée et testée avec un cas d'étude<br>The aims of studies in tbis thesis are the definition of perfonnance indices of3-RRR parallel robots and the formulation of a method for trajectory planning in order to avoid singular configurations and optimize the kinetostatic performances of the manipulator. By using the isotropy conditions we define a characteristic length in order to homogenize the parallel Jacobian matrix. Thus, a consistent performance index is defined by using such a matrix as the distance of a configuration to parallel singularities. The optimum value of this index is determined an ideal isotropic configuration. Then, another index of the manipulator is defined by using a geometric interpretation of conditions of parallel singularities. An additional study allows us to verify the equivalence of the two proposed indices. Then, for our kinematically redundant robot, a method for automatic trajectory planning is proposed which optimizes the manipulator performances during the execution of a specified task. This method is inspired from an algorithm of trajectory planning for auto-guided vehicles. Several cases of study are analyzed in order to validate the effectiveness of our method in environments without and with obstacles. We consider a scenario in which the accessibility to the whole path is not possible using only one working mode; thus, we propose a supplementary formulation in order to achieve a suitable change of working mode to complete the task
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Pham, The Hung. "Robust planning and control of unmanned aerial vehicles." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASG003.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de réaliser la modélisation, la planification de trajectoire et le contrôle d'un robot hélicoptère sans pilote pour la surveillance de grandes surfaces, en particulier dans des applications d'agriculture de précision. Dans les missions de surveillance des ravageurs, les drones seront équipés de caméras spécialisées. Une trajectoire sera créée pour permettre aux aéronefs sans pilote de capturer des images de zones de cultures entières et d'éviter les obstacles pendant le vol. Les zones infectées seront identifiées en analysant les images prises. Lors de la pulvérisation d'insecticides, l'aéronef doit être contrôlé pour voler selon une trajectoire préprogrammée et pulvériser l'insecticide sur toutes les zones de culture infectées.Dans la première partie, nous présentons un nouvel algorithme de planification de chemin de couverture complet en proposant une nouvelle décomposition cellulaire qui repose sur une généralisation de la variante Boustrophédon, à l'aide de fonctions Morse, avec une extension de la représentation des points critiques. Cette extension conduit à un nombre réduit de cellules après décomposition. L'algorithme génétique (GA) et l'algorithme de problème du voyageur de commerce (TSP) sont appliqués pour obtenir le chemin le plus court pour une couverture complète. A partir des informations sur la carte concernant les coordonnées des obstacles, des zones infectées et non infectées, les zones infectées sont divisées en plusieurs régions non chevauchantes en utilisant une technique de regroupement. Un algorithme est proposé pour générer le meilleur chemin pour qu'un véhicule aérien sans pilote (UAV) distribue des médicaments à toutes les zones infectées d'un environnement agricole qui contient des obstacles non convexes, des zones exemptes de parasites et des zones infestées de parasites.Dans la deuxième partie, nous étudions la conception d'un système de contrôle robuste qui permet au véhicule de suivre la trajectoire prédéfinie d'un hélicoptère à modèle dynamique variable en raison des changements de coefficients dynamiques tels que la masse et les moments d'inertie. Par conséquent, les lois robustes d'observation et de contrôle sont nécessaires pour adopter les changements des paramètres dynamiques ainsi que l'impact des forces externes. La méthode proposée consiste à explorer les techniques de modélisation, de planification et de contrôle par l’approche Takagi-Sugeno. Pour avoir des algorithmes facilement implantables et adaptables aux changements de paramètres et de conditions d'utilisation, nous privilégions la synthèse de l'Observateur d'Entrées Inconnues (UIO) à Paramètre Linéaire Variable (LPV), et des contrôleurs retour d'état quadratique LPV, retour d'état robuste et retour de sortie statique. L'observateur et les contrôleurs sont conçus en résolvant un ensemble d'inégalités matricielles linéaires (LMI) obtenues à partir du lemme réel borné et de la caractérisation des régions LMI.Enfin, pour mettre en évidence les performances des algorithmes de planification de trajectoire et des lois de contrôle générées, nous effectuons une série de simulations à l’aide de MATLAB Simulink. L'algorithme de planification de trajectoire de couverture suggère que la trajectoire générée raccourcit la distance de vol de l'aéronef mais évite toujours les obstacles et couvre toute la zone d'intérêt. Les simulations pour l’observateur LPV UIO et les contrôleurs LPV sont effectuées avec les cas où la masse et les moments d'inertie changent brusquement et lentement. Le LPV UIO est capable d'estimer les variables d'état et les perturbations inconnues et les valeurs estimées convergent vers les vraies valeurs des variables d'état et les perturbations inconnues de manière asymptotique. Les contrôleurs LPV fonctionnent bien pour divers signaux de référence (impulsion, aléatoire, constant et sinusoïdale) et plusieurs types de perturbations (impulsionnelle, aléatoire, constante et sinusoïdale)<br>The objective of this thesis is to realize the modeling, trajectory planning, and control of an unmanned helicopter robot for monitoring large areas, especially in precision agriculture applications. Several tasks in precision agriculture are addressed. In pest surveillance missions, drones will be equipped with specialized cameras. A trajectory will be researched and created to enable unmanned aircraft to capture images of entire crop areas and avoid obstacles during flight. Infected areas will be then identified by analyzing taken images. In insecticides spraying, the aircraft must be controlled to fly in a pre-programmed trajectory and spray the insecticide over all the infected crop areas.In the first part, we present a new complete coverage path planning algorithm by proposing a new cellular decomposition which is based on a generalization of the Boustrophedon variant, using Morse functions, with an extension of the representation of the critical points. This extension leads to a reduced number of cells after decomposition. Genetic Algorithm (GA) and Travelling Salesman Problem (TSP) algorithm are then applied to obtain the shortest path for complete coverage. Next, from the information on the map regarding the coordinates of the obstacles, non-infected areas, and infected areas, the infected areas are divided into several non-overlapping regions by using a clustering technique. Then an algorithm is proposed for generating the best path for a Unmanned Aerial Vehicle (UAV) to distribute medicine to all the infected areas of an agriculture environment which contains non-convex obstacles, pest-free areas, and pests-ridden areas.In the second part, we study the design of a robust control system that allows the vehicle to track the predefined trajectory for a dynamic model-changing helicopter due to the changes of dynamic coefficients such as the mass and moments of inertia. Therefore, the robust observer and control laws are required to adopt the changes in dynamic parameters as well as the impact of external forces. The proposed approach is to explore the modeling techniques, planning, and control by the Takagi-Sugeno type technique. To have easily implantable algorithms and adaptable to changes in parameters and conditions of use, we favor the synthesis of Linear Parameter Varying (LPV) Unknown Input Observer (UIO), LPV quadratic state feedback, robust state feedback, and static output feedback controllers. The observer and controllers are designed by solving a set of Linear Matrix Inequality (LMI) obtained from the Bounded Real Lemma and LMI regions characterization.Finally, to highlight the performances of the path planning algorithms and generated control laws, we perform a series of simulations in MATLAB Simulink. Simulation results are quite promising. The coverage path planning algorithm suggests that the generated trajectory shortens the flight distance of the aircraft but still avoids obstacles and covers the entire area of interest. Simulations for the LPV UIO and LPV controllers are conducted with the cases that the mass and moments of inertias change abruptly and slowly. The LPV UIO is able to estimate state variables and the unknown disturbances and the estimated values converge to the true values of the state variables and the unknown disturbances asymptotically. The LPV controllers work well for various reference signals (impulse, random, constant, and sine) and several types of disturbances (impulse, random, constant, and sine)
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Thomas, Hervé. "Optimisation des trajectoires d'une flotte de chariots mobiles." Nantes, 1994. http://www.theses.fr/1994NANT2111.
Full textAbstract:
Les travaux menes dans le cadre de cette these portent sur l'optimisation des trajectoires d'une flotte de chariots mobiles en milieu industriel, sous les aspects planification de trajectoires en milieu evolutif et sous contraintes industrielles, et optimisation de ces trajectoires afin d'assurer a la flotte un debit maximum. Le systeme de planification propose permet de definir en ligne, pour chaque chariot assigne d'une mission, sa loi horaire lui permettant d'evoluer sur son chemin sans crainte de collision avec les autres chariots en mouvement. Nous proposons ensuite deux solutions permettant de minimiser l'encombrement des chemins par les chariots, et donc d'augmenter leur debit. La premiere consiste a optimiser la trajectoire des chariots dans l'espace libre abscisse curviligne temps de maniere a leur faire parcourir leur chemin le plus rapidement possible. La seconde reside dans des modifications locales des chemins aux abords des carrefours afin de minimiser les ralentissements qu'occasionne la traversee de ces carrefours par d'autres chariots. Une application de ces travaux a ete realisee en collaboration avec le service de recherche technique de la poste (srtp). Cette application a pour but la comparaison des resultats issus de notre systeme de planification par lois horaires avec ceux issus de l'approche locale par code de la route developpee par le srtp, lors de la supervision d'une flotte de chariots mobiles au sein d'un centre de tri postal. Les resultats de cette comparaison montrent que notre methode semble mieux adaptee a traiter ce type de probleme que la methode de planification par code de la route
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Cousturier, Richard. "Amélioration par la gestion de redondance du comportement des robots à structure hybride sous sollicitations d’usinage." Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC090/document.
Full textAbstract:
Les robots industriels ont évolué fondamentalement ces dernières années pour répondre aux exigences industrielles de machines et mécanismes toujours plus performants. Ceci se traduit aujourd’hui par de nouveaux robots anthropomorphes plus adaptés laissant entrevoir la réalisation de tâches plus complexes et soumis à de fortes sollicitations comme durant l’usinage. L’étude du comportement des robots anthropomorphes, à structures parallèles ou hybrides montre une anisotropie aussi bien cinématique, que dynamique, impactant la précision attendue. Ces travaux de thèse étudient l’intégration des redondances cinématiques qui permettent de pallier en partie ce problème en positionnant au mieux la tâche à réaliser dans un espace de travail compatible avec les capacités attendues. Ces travaux ont permis d’améliorer notre outil d’optimisation et de le tester à la fois sur un modèle Eléments Finis du robot et sur le robot réel. Ainsi, ces travaux de thèse apportent des contributions à : - la définition de critères adaptés à la réalisation de tâches complexes et sollicitantes pour la gestion des redondances cinématiques ; - l’identification du comportement des structures sous sollicitations par moyen métrologique (Laser tracker) ; - l’optimisation du comportement permettant l’amélioration de la qualité de réalisation des opérations d’usinage ; - la modélisation Eléments Finis des robots prenant en compte l’identification des rigidités des corps et articulaires<br>Industrial robots have evolved fundamentally in recent years to reach the industrial requirements. We now find more suitable anthropomorphic robots leading to the realization of more complex tasks like deformable objects cutting such as meat cutting or constrained to high loading like during machining. The behavior study of anthropomorphic robots, parallel or hybrid one highlights a kinematic and dynamic anisotropy, which impacts the expected accuracy.This thesis studied the integration of the kinematic redundancy that can partially overcome this problem by well setting the task to achieve it in a space compatible with the expected capacity.This work helped us to improve our optimization tool and to try it on both FE model of the robot and real robot.Thus, the thesis makes contributions to: - the definition of criteria adapted to the realization of complex and under high loading task for the management of the kinematic redundancy; - the structural behavior identification, under loading, by metrology tools (Laser tracker) ; - the behavior optimization to improve the cutting process quality during machining ; - robots finite elements modeling using stiffness identification for both bodies and joints
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Ceriotti, Matteo. "Global optimisation of multiple gravity assist trajectories." Thesis, University of Glasgow, 2010. http://theses.gla.ac.uk/2003/.
Full textAbstract:
Multiple gravity assist (MGA) trajectories represent a particular class of space trajectories in which a spacecraft exploits the encounter with one or more celestial bodies to change its velocity vector; they have been essential to reach high Delta-v targets with low propellant consumption. The search for optimal transfer trajectories can be formulated as a mixed combinatorial-continuous global optimisation problem; however, it is known that the problem is difficult to solve, especially if deep space manoeuvres (DSM) are considered. This thesis addresses the automatic design of MGA trajectories through global search techniques, in answer to the requirements of having a large number of mission options in a short time, during the preliminary design phase. Two different approaches are presented. The first is a two-level approach: a number of feasible planetary sequences are initially generated; then, for each one, families of the MGA trajectories are built incrementally. The whole transfer is decomposed into sub-problems of smaller dimension and complexity, and the trajectory is progressively composed by solving one problem after the other. At each incremental step, a stochastic search identifies sets of feasible solutions: this region is preserved, while the rest of the search space is pruned out. The process iterates by adding one planet-to-planet leg at a time and pruning the unfeasible portion of the solution space. Therefore, when another leg is added to the trajectory, only the feasible set for the previous leg is considered and the search space is reduced. It is shown, through comparative tests, how the proposed incremental search performs an effective pruning of the search space, providing families of optimal solutions with a lower computational cost than a non-incremental approach. Known deterministic and stochastic methods are used for the comparison. The algorithm is applied to real MGA case studies, including the ESA missions BepiColombo and Laplace. The second approach performs an integrated search for the planetary sequence and the associated trajectories. The complete design of an MGA trajectory is formulated as an autonomous planning and scheduling problem. The resulting scheduled plan provides the planetary sequence for a MGA trajectory and a good estimation of the optimality of the associated trajectories. For each departure date, a full tree of possible transfers from departure to destination is generated. An algorithm inspired by Ant Colony Optimization (ACO) is devised to explore the space of possible plans. The ants explore the tree from departure to destination, adding one node at a time, using a probability function to select one of the feasible directions. Unlike standard ACO, a taboo-based heuristics prevents ants from re-exploring the same solutions. This approach is applied to the design of optimal transfers to Saturn (inspired by Cassini) and to Mercury, and it demonstrated to be very competitive against known traditional stochastic population-based techniques.
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Maany, Z. A. "The optimisation of low thrust satellite trajectories." Thesis, University of Hertfordshire, 1986. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.375090.
Full text
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Zuiani, Federico. "Multi-objective optimisation of low-thrust trajectories." Thesis, University of Glasgow, 2015. http://theses.gla.ac.uk/6311/.
Full textAbstract:
This research work developed an innovative computational approach to the preliminary design of low-thrust trajectories optimising multiple mission criteria. Low-Thrust (LT) propulsion has become the propulsion system of choice for a number of near Earth and interplanetary missions. Consequently, in the last two decades a good wealth of research has been devoted to the development of computational method to design low-thrust trajectories. Most of the techniques, however, minimise or maximise a single figure of merit under a set of design constraints. Less effort has been devoted to the development of efficient methods for the minimisation (or maximisation) of two or more figures of merit. On the other hand, in the preliminary mission design phase, the decision maker is interested in analysing as many design solutions as possible against different trade-off criteria. Therefore, in this PhD work, an innovative Multi-Objective (MO), memetic optimisation algorithm, called Multi-Agent Collaborative Search (MACS2), has been implemented to tackle low-thrust trajectory design problems with multiple figures of merit. Tests on both academic and real-world problems showed that the proposed MACS2 paradigm performs better than or as well as other state-of-the-art Multi-Objective optimisation algorithms. Concurrently, a set of novel approximated, first-order, analytical formulae has been developed, to obtain a fast but reliable estimation of the main trade-off criteria. These formulae allow for a fast propagation of the orbital motion under a constant perturbing acceleration. These formulae have been shown to allow for the fast and relatively accurate propagation of long LT trajectories under the typical acceleration level delivered by current engine technology. Various applications are presented to demonstrate the validity of the combination of the analytical formulae with MACS2. Among them, the preliminary design of the JAXA low-cost DESTINY mission to L2, a novel approach to the optimisation under uncertainty of deflection actions for Near Earth Objects (NEO), and the de-orbiting of space debris with low-thrust and with a combination of low-thrust and solar radiation pressure.
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Di, Carlo Marilena. "Multi-fidelity global low-thrust trajectory optimisation." Thesis, University of Strathclyde, 2018. http://digitool.lib.strath.ac.uk:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=30754.
Full textAbstract:
This research work presents methods and techniques for multi-fidelity global optimisation of low-thrust trajectories. In the early stages of the definition of a space mission, tools that can provide a fast and preliminary estimation of the cost of low-thrust transfers are required; a more accurate optimisation process of the trajectories is left for subsequent phases. Therefore, models of different levels of fidelity are needed, based on the current phase of the design and on the desired accuracy. An efficient global optimisation algorithm has then to be used in conjunction with these models, in order to identify the global optimal solution to a given problem. The development of multi-fidelity methods, of an efficient global optimisation algorithm and their application for the solution of low-thrust global optimisation problems, are addressed in this thesis. The lower fidelity models consist of analytical laws for the cost of low-thrust transfers. Higher fidelity innovative laws for transfers between Earth's orbits have been derived. Moreover, a set of analytical equations for the motion of the spacecraft subject to low-thrust acceleration and orbital perturbations is presented. These models are used in conjunction with a novel adaptive multi-population global optimisation algorithm, validated using several test functions and real world problems. To allow for the use of the global solver with higher fidelity, and therefore computationally more expensive models, the use of surrogate model for low-thrust transfer is proposed. Various applications are presented where these tools and methods are successfully applied, and that represent an original scientific contribution. Missions have been designed to deorbit objects from Low Earth Orbit and deploy a constellation in Medium Earth Orbit. The optimisation of a transfer from Geostationary Transfer Orbit to Geosynchronous Orbit is also presented. Interplanetary applications include missions to visit the asteroids of the inner solar system and of the main belt.
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Fisher, Callen. "Trajectory Optimisation Inspired Design for Legged Robotics." Doctoral thesis, Faculty of Engineering and the Built Environment, 2021. http://hdl.handle.net/11427/33715.
Full textAbstract:
Control of legged robots is a non-trivial task, especially when looking at aperiodic (non-steadystate) manoeuvres such as rapid acceleration and deceleration. Observing nature, animals are seen to effortlessly perform these rapid transient manoeuvres, however, robust walking is still considered a complex task in the robotics literature. For robots to successfully explore the unknown world outside of the laboratory environment, these transient manoeuvres need to be thoroughly understood and mastered. As controlling and designing legged robots is an extremely complex task, this thesis argues that trajectory optimisation methods can be employed to make various aspects of design more tractable. First trajectory optimisation methods were employed to determine how legged robots should accelerate. In nature animals are seen to leap straight into the desired gait, however, in the robotics literature, robots often perform multiple discrete gait transitions, or accelerate extremely slowly. The results of the study revealed that the optimal method to accelerate was to launch straight into the desired gait (for both bipeds and quadrupeds), with a sliding mass template model emerging for all results. Another discrepancy between the literature and nature is that animals have active spines which have been shown to aid in rapid locomotion tasks. In the robotics literature a number of spines exists, however, which is the optimal morphology for transient manoeuvres? Using Monte Carlobased trajectory optimisation methods, the rigid, revolute and prismatic spine morphologies were compared, with results showing the prismatic spine was the optimal configuration for long-time-horizon tasks. Due to transient locomotion requiring accurate and complex whole-body models, resulting in computationally expensive optimisation problems, an “optimisation-inspired” approach (akin to “bioinspiration”) was taken to identify heuristics and trends for a monopod robot. Initially, optimal trajectories for a two link leg monopod were analysed. Interestingly, during the stance phase, the axial force of the leg behaved in a “bang-bang” like fashion with fine hip torque control. Furthermore the aerial phase showed correspondence to the popular Raibert style controller. This resulted in the development of a hybrid pneumatic-electric monopod robot as a test-bed. Trajectories were then optimised for the robot to determine if these heuristics held. From these results, a stance phase PD controller for the hip actuator was developed and simulated under disturbances to test robustness. The resulting controller and heuristic was successfully tested on the platform, performing a long-time-horizon motion, which included transient phases of acceleration and deceleration.
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Moody, Leigh. "Sensors, measurement fusion and missile trajectory optimisation." Thesis, Cranfield University; College of Defence Technology; Department of Aerospace, Power and Sensors, 2003. http://hdl.handle.net/1826/778.
Full textAbstract:
When considering advances in “smart” weapons it is clear that air-launched
systems have adopted an integrated approach to meet rigorous requirements,
whereas air-defence systems have not. The demands on sensors, state
observation, missile guidance, and simulation for air-defence is the subject of
this research. Historical reviews for each topic, justification of favoured
techniques and algorithms are provided, using a nomenclature developed to unify these disciplines. Sensors selected for their enduring impact on future systems are described and simulation models provided. Complex internal systems are reduced to simpler models capable of replicating dominant features, particularly those that adversely effect state observers.
Of the state observer architectures considered, a distributed system comprising
ground based target and own-missile tracking, data up-link, and on-board
missile measurement and track fusion is the natural choice for air-defence. An
IMM is used to process radar measurements, combining the estimates from
filters with different target dynamics. The remote missile state observer
combines up-linked target tracks and missile plots with IMU and seeker data to
provide optimal guidance information.
The performance of traditional PN and CLOS missile guidance is the basis
against which on-line trajectory optimisation is judged. Enhanced guidance
laws are presented that demand more from the state observers, stressing the
importance of time-to-go and transport delays in strap-down systems
employing staring array technology. Algorithms for solving the guidance twopoint
boundary value problems created from the missile state observer output
using gradient projection in function space are presented.
A simulation integrating these aspects was developed whose infrastructure,
capable of supporting any dynamical model, is described in the air-defence
context. MBDA have extended this work creating the Aircraft and Missile
Integration Simulation (AMIS) for integrating different launchers and missiles.
The maturity of the AMIS makes it a tool for developing pre-launch algorithms
for modern air-launched missiles from modern military aircraft.
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Bertrand, Régis. "Optimisation de trajectoires interplanétaires sous hypothèses de faible poussé." Toulouse 3, 2001. http://www.theses.fr/2001TOU30057.
Full text
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Jalel, Sawssen. "Optimisation de la navigation robotique." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://oatao.univ-toulouse.fr/17515/1/Jalel.pdf.
Full textAbstract:
La robotique mobile autonome est un axe de recherche qui vise à donner à une machine la capacité de se mouvoir dans un environnement sans assistance ni intervention humaine. Cette thèse s’intéresse à la partie décisionnelle de la navigation robotique à savoir la planification de mouvement pour un robot mobile non-holonome, pour lequel, la prise en compte des contraintes cinématiques et non-holonomes est primordiale. Aussi, la nécessité de considérer la géométrie propre du robot et la bonne maîtrise de l’environnement dans lequel il évolue constituent des contraintes à assurer. En effet la planification de mouvement consiste à calculer un mouvement réalisable que doit accomplir le robot entre une position initiale et une position finale données. Selon la nature de l’environnement, notamment les obstacles qui s’y présentent, deux instances du problème se distinguent : la planification de chemin et la planification de trajectoire. L’objectif de cette thèse est de proposer de nouveaux algorithmes pour contribuer aux deux instances du problème de planification de mouvement. La méthodologie suivie repose sur des solutions génériques qui s’appliquent à une classe de systèmes robotiques plutôt qu’à une architecture particulière. Les approches proposées intègrent les B-splines Rationnelles non uniformes (NURBS) dans le processus de modélisation des solutions générées tout en s’appuyant sur la propriété de contrôle local, et utilisent les algorithmes génétiques pour une meilleure exploration de l’espace de recherche.
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Fraser-Andrews, G. "Numerical techniques for singular optimal trajectories." Thesis, University of Hertfordshire, 1986. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.372080.
Full textAbstract:
The objectives of the subject-matter of this thesis were to appraise some methods of solving non-singular optimal control problems by their degree of success in tackling four chosen problems and then to try the most promising methods on chosen singular problems. In Part I of this thesis, the chosen problems are attempted by quasilinearisation, two versions of shooting, Miels's method, differential dynamic programming and two versions of parameterisation . Conclusions on the various methods are given. NOC shooting, developed by the Numerical Optimisation Centre of The Hatfield Polytechnic, and constrained optimisation were found to be very useful for non-singular problems. In Part 11, the properties and calculation of possible singular controls are investigated, then the two chosen methods used. It was found that NOC shooting was again very useful, provided the solution structure is known and that constrained parameterisation was invaluable for determining the solution structure and when shooting is impossible. Contributions to knowledge as as follows. In Part I, the relative merits of various methods are displayed, additions are made to the theory of parameterisation, shooting and quasilinearisation, the best solutions known of the chosen problems are produced and choices of optimisation parameters for one chosen problem, the satellite problem, are compared. The satellite problem has dependent state variables and the Maximum Principle is extended in Appendix III to cover this case . In Part II, a thorough survey of the properties of singular controls is given, the calculation of possible singular controls clarified and extended, the utility of the two chosen methods is displayed, the best solutions known of the Goddard problem obtained with improved understanding of transitions in soluti on structures , Cl problem studied with control dependent on the costate variables and singular solution structures found.
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Pereira, Coutinho Walton. "Unmanned Aerial Vehicle routing and trajectory optimisation problems." Thesis, University of Southampton, 2018. https://eprints.soton.ac.uk/426341/.
Full textAbstract:
In recent years, employing Unmanned Aerial Vehicles (UAV) to collect data and making measurements has gained popularity. Often, the use of UAVs allows for a reduction in costs and improvements of other performance criteria. The academic routing community has acknowledged the interest of companies and organisations in adopting UAVs in their operations. However, constraints due to the flight dynamics of UAVs have often been neglected. Finding feasible trajectories for UAVs in a routing problem is a complex task, but it is necessary to ensure the feasibility of the routes. In this thesis we introduce the Unmanned Aerial Vehicle Routing and Trajectory Optimisation Problem (UAVRTOP), the problem of optimising the routes and trajectories of a fleet of UAVs subject to flight dynamics constraints. Motivated by a disaster assessment application, we propose a variant of the UAVRTOP, in which a fleet of autonomous aerial gliders is required to photograph a set of points of interest in the aftermath of a disaster. This problem is referred to as the Glider Routing and Trajectory Optimisation Problem (GRTOP). In this work, we propose a single-phase Mixed-Integer Non-linear Programming (MINLP) formulation for the GRTOP. Our formulation simultaneously optimises routes and the flight trajectories along these routes while the flight dynamics of the gliders are modelled as ordinary differential equations. We avoid dealing with non-convex dynamical constraints by linearising the gliders’ Equations of Motion (EOMs), reducing the proposed MINLP into a Mixed-Integer Second-Order Cone Programming (MISOCP) problem. Another contribution of this work consists of proposing a multi-phase MINLP formulation for a modified version of the GRTOP. We do not attempt to solve this formulation directly, instead we propose a hybrid heuristic method that is composed of two main building blocks: (i) a Sequential Trajectory Optimisation (STO) heuristic, designed to cope with the challenging task of finding feasible (flyable) trajectories for a given route; and (ii) a routing matheuristic, capable of generating routes that can be evaluated by STO. We perform computational experiments with real-life instances based on flood risk maps of cities in the UK as well as in a large number of randomly generated instances.
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MacCormac, J. K. M. "Investigations on flight trajectory optimisation and adaptive control." Thesis, University of Bath, 1994. https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.238734.
Full text
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Grousset, Isabelle. "Optimisation de trajectoires de véhicule sur tous types de terrain." Bordeaux 1, 1996. http://www.theses.fr/1996BOR10580.
Full textAbstract:
La trajectoire optimale d'un vehicule sur un terrain quelconque est determinee en resolvant un modele d'hamilton jacobi, avec vitesses non isotropes. La methode construit des courbes isovaleurs en fonction d'un critere d'optimisation operationnel, local, hybride (temps/consommation). Ces courbes sont solutions d'un systeme hyperbolique degenere que l'on resout grace a des schemas originaux (volumes finis, schemas compacts). Les applications realisees a l'aide d'un code numerique nouveau sont tres generales: sol montagneux, couplage avec le reseau routier, obstacles, cibles multiples ou en mouvement, robot, etc
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Pervier, Hugo. "Emissions modelling for engine cycle and aircraft trajectory optimisation." Thesis, Cranfield University, 2013. http://dspace.lib.cranfield.ac.uk/handle/1826/10396.
Full textAbstract:
The aviation industry is currently experiencing a growth rate of about 4% per annum and this trend
is expected to continue into the future. One concern about this growth rate is the impact it will have
on the environment particularly in terms of emissions of CO2, NOx and relatively recently also cirrus
clouds induced by contrails.
The ACARE has set emissions reduction targets of 50% reduction of CO2 and noise and 80% reduction
of NOx by 2020 relative to Y2000 technology. Clean Sky and other large EU collaborative projects
have been launched in an effort to identify new, more efficient, aircraft and engine technologies,
greener operational and asset management practices and lower life cycle emissions. This PhD
research was funded by and contributed to the Systems for Green Operations Integrated Technology
Demonstrator (SGO-ITD) of the Clean Sky project.
The key contribution to knowledge of this research is the development and application of a
methodology for simultaneous optimisation of aircraft trajectories and engine cycles. Previous
studies on aircraft trajectory optimisation studies, published in the public domain, are based on
relatively low fidelity models. The case studies presented in this thesis are multi-objective and based
on higher fidelity, verified aircraft, engine and emissions models and also include assessments of
conceptual engines with conceptual LPP combustors.
The first task involved the development of reactor based NOx emission prediction models for a
conventional aero gas turbine combustor and a novel conceptual lean pre-mixed pre-vaporised
combustor. A persistent contrails prediction model was also developed.
A multi-disciplinary framework comprising a genetic algorithm based optimiser integrated with an
engine performance, an aircraft performance and an emission prediction model was then
developed. The framework was initially used to perform multi-disciplinary aircraft trajectory
optimisation studies and subsequently both aircraft trajectory and engine cycle optimisation studies
simultaneously to assess trade-offs between mission fuel burn, flight time, NOx production and
persistent contrails formation ... [cont.].
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Jamhour, Edgard. "Commande douce de systemes mecaniques : optimisation de trajectoires sous diverses contraintes." Besançon, 1994. http://www.theses.fr/1994BESA2044.
Full textAbstract:
La modelisation du comportement dynamique d'un manipulateur industriel, en le supposant comme etant parfaitement rigide, est tres usuelle. Dans la pratique, cependant, les articulations et le corps d'un manipulateur presentent toujours une certaine elasticite. Des phenomenes vibratoires peuvent alors apparaitre pendant le suivi d'une trajectoire. Afin de ne pas exciter les modes de vibration, situes notamment dans les hautes frequences, on doit generer de trajectoires douces, c'est a dire, des trajectoires avec de variations douces de l'acceleration. Compte tenu de ce principe, nous proposons des methodes pour l'optimisation de trajectoires douces sous diverses contraintes et criteres d'optimisation varies, en utilisant des techniques de programmation non lineaire. La douceur de la trajectoire est controlee en imposant une contrainte sur le jerk (la derivee temporelle de l'acceleration) des trajectoires articulaires. Le probleme de planification de trajectoires est divise en deux groupes: la planification de trajectoires a geometrie imposee, et la planification de trajectoires a forme libre. Dans le premier groupe, nous proposons une methode pour determiner la loi horaire optimale le long d'un parcours geometrique impose. Dans le deuxieme groupe, nous proposons deux methodes pour determiner conjointement le parcours geometrique optimal et la loi horaire optimale. Enfin, nous presentons une methode pour la planification de trajectoires douces permettant de satisfaire les contraintes de couple des actionneurs malgre les incertitudes concernant la charge transportee par le manipulateur
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Kabongo, Luis. "Simulation et optimisation de trajectoires pour les ultrasons focalisés en thermothérapie." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13526.
Full textAbstract:
L'ablathermie par ultrasons focalisés est un traitement pour l'ablation des tumeurs cancéreuses qui permet de réaliser un traitement médical non invasif. Un transducteur ultrasonore émet des ondes acoustiques qui vont provoquer l'échauffement des tissus cancéreux à distance. Lorsque le seuil d'énergie déposée (la dose thermique) pour le tissu est dépassé, les cellules sont détruites. Cette technique nécessite un positionnement précis des appareils pour ne détruire que les amas de cellules cancéreuses et préserver les cellules saines. Nous proposons un outil permettant d'effectuer une simulation complète d'une intervention d'ablathermie par ultrasons focalisés ainsi qu'un outil permettant de calculer de manière automatique des trajectoires spatiales pour le balayage optimal de la tumeur.