Commande Robuste des Systèmes Cyber-Physiques – ROCC-SYS

Un système cyber-physique représente un système d’éléments de calcul qui collaborent dans le but d’assurer la coordination, la surveillance, et la commande de processus physiques. De tels systèmes sont conçus comme un réseau d’ordinateurs embarqués interactifs avec des capteurs pour entrées physiques, et des actionneurs pour sorties. Bien qu'un effort important soit actuellement fait dans le domaine des sciences informatiques pour améliorer la conception du matériel embarqué, des réseaux de communication, des algorithmes d'ordonnancement en temps réel, etc., l'interaction entre des algorithmes de commande en temps discret et des processus physiques dans une configuration de type réseau ou embarquée est un problème difficile du point de vue de la Théorie du Contrôle. De ce point de vue, en effet, l'analyse et la conception de systèmes cyber-physiques implique l'analyse de systèmes hybrides complexes. On rencontre des systèmes dynamiques impliquant des commutations dans les champs de vecteurs, comme par exemple dans les modèles décrivant des protocoles d'ordonnancement ou représentant leur interaction avec des algorithmes de commande et des processus physiques. On en rencontre aussi dans les modèles décrivant la commutation entre plusieurs modes de consommation d'énergie (dans le cadre de systèmes multi-énergies) ou de consommation de ressources, et plus généralement dans les systèmes impliquant à la fois des automates et des équations différentielles. De plus, les systèmes cyber-physiques impliquent l'analyse de systèmes dynamiques avec des évolutions discontinues de l'état, représentant les dynamiques des capteurs et des données de commande dans les canaux de communication avec des changements impulsionnels aux instants de transmission. De telles classes de systèmes dynamiques hybrides sont très intéressantes du point de vue théorique puisque l'étude de leurs propriétés élémentaires (en terme de stabilité, stabilisation, observabilité, etc.) est un problème très ouvert.

L'objectif du projet jeunes chercheurs ROCC-SYS est de développer la recherche fondamentale pour la conception de nouvelles méthodes d'analyse et de contrôle pour les systèmes cyber-physiques via des approches issues de la théorie de la Commande Robuste. De nouvelles méthodes d'analyse de stabilité et de techniques de conception de commande seront développées pour les systèmes dynamiques hybrides. Des outils pour l'analyse de fiabilité des systèmes cyber-physiques (en terme de stabilité au sens de Lyapunov) seront aussi développés grâce à l'utilisation de la théorie des systèmes hybrides.

En ce qui concerne l'actuel appel à projets, ROCC-SYS consolide les activités de 4 jeunes chercheurs permanents de l'équipe SyNeR du LAGIS sur les systèmes dynamiques hybrides et sur les systèmes embarqués et commandés par réseaux. ROCC-SYS combine à la fois une recherche théorique (méthodes d'analyse et de conception de commandes pour les systèmes cyber-physiques basées sur la théorie des systèmes hybrides), et une recherche appliquée, avec pour objectif final le développement de progiciels (programmes matlab) pour l'analyse et la conception de systèmes cyber-physiques, ainsi que des validations expérimentales.