Dans la quasi-totalité des missions d'observation de la Terre requérant une grande précision de pointage, les micro-vibrations sont le principal élément dégradant les performances de pointage. Les principales sources de micro-perturbations sont les roues et, lorsqu'il y en a, les refroidisseurs cryogéniques. D’autres sources de perturbations sont les propulseurs chimiques, les moteurs pas à pas de l'antenne solaire, les mécanismes d'entraînement,… L'objectif de cette thèse (NPI) est de concevoir et de valider un système de pointage actif de haute précision à base d’actionneurs piézoélectriques capable de rejeter les micro-vibrations au niveau d’un miroir, avec des pénalités de masse et de puissance contrôlées. Les caractéristiques attendues de ce système sont : • une grande bande passante en boucle fermée : typiquement jusqu'à 100 Hz • une faible erreur résiduelle: typiquement inférieure à 50-100 rad (ordre de grandeur approximatif) • un encombrement et une masse faibles (à quantifier au cours de la thèse) • une puissance requise minimale (à optimiser au cours de la thèse) • la modularité • une possible évolution Ce sujet est fortement pluridisciplinaire (mécanique, automatique, optique et instrumentation). Les défis scientifiques de la thèse sont : • la conception d’un système de pointage actif à bande passante élevée avec impact de masse et de volume faible et une puissance requise à minimiser • la commande robuste du système de pointage actif permettant de rejeter des micro-perturbations dont le spectre varie en fonction des phases de la mission • la tenue des performances en précision • la définition d'une méthodologie générique de conception intégrée applicable à d'autres systèmes de pointage (plusieurs degrés de liberté, ...) / On almost all high accuracy pointing Science and Earth observation missions, micro-vibrations are the major contributor to pointing performances degradations (RPE). The main sources of micro-disturbances being the wheels and, when present, the cry-coolers. Other disturbance sources may originate from chemical thrusters, antenna stepper motors, Solar Array Drive Mechanisms (SADM), antenna trimming mechanisms, or payload mechanisms set either inside the sensitive payload, or inside another payload of the same spacecraft. The objective of this NPI is to investigate and validate a high accuracy active pointing system able to reject micro-vibrations at instrument level: • large control bandwidth : typically up to 100Hz • low residual error : typically lower than 50-100nrad (rough order magnitude to be further defined in the frame of this NPI) • low mass and volume impacts • scalable • modular This subject is strongly multidisciplinary (mechanics, control theory, optics and instrumentation). The scientific challenges of the thesis are: • the design of an active pointing system with high bandwidth, low impact of mass and volume and minimized power • the robust control of the active pointing system allowing to reject micro-disturbances whose spectrum varies according to the phases of the mission • obtaining high accuracy performances • the definition of a generic methodology of integrated design applicable to other pointing systems (several degrees of freedom e.g.)

Les composants de puissance grand gap présentent d'ores et déjà des caractéristiques statiques et dynamiques supérieures à leurs homologues en silicium. Mais ces composants d'un nouvel ordre s'accompagnent de différences susceptibles de modifier le fonctionnement de la cellule de commutation. Les travaux qui furent menés au cours de cette thèse se sont intéressés aux composants grand gap et à leur commande au sein d'un convertisseur de puissance synchrone robuste, haut rendement et haute densité de puissance. En particulier deux points critiques ont été identifiés et étudiés. Le premier est la grande sensibilité des composants grand gap aux composants parasites. Le second est l'absence de diode parasite interne entre le drain et la source de nombreux transistors grand gap. Pour répondre aux exigences de ces nouveaux composants et en tirer le meilleur profit, nous proposons des solutions innovantes, robustes, efficaces et directement intégrables aux circuits de commande. Des circuits de commande entièrement intégrés ont ainsi été conçus spécifiquement pour les composants grand gap. Ceux-ci permettent entre autres le contrôle précis des formes de commutation par l'adaptation de l'impédance de grille, et l'amélioration de l'efficacité énergétique et de la robustesse d'un convertisseur de puissance à base de composants grand sans diodes par une gestion dynamique et locale de temps morts très courts. / Wide band gap devices already demonstrate static and dynamic performances better than silicon transistors. Compared to conventional silicon devices these new wide band gap transistors have some different characteristics that may affect power converter operations. The work presented in this PhD manuscript deals with a specific gate drive circuit for a robust, high power density and high efficiency wide band gap devices-based power converter. Two critical points have been especially studied. The first point is the higher sensitivity of wide band gap transistors to parasitic components. The second point is the lack of parasitic body diode between drain and source of HEMT GaN and JFET SiC. In order to drive these new power devices in the best way we propose innovative, robust and efficient solutions. Fully integrated gate drive circuits have been specifically developed for wide band gap devices. An adaptive output impedance gate driver provides an accurate control of wide band gap device switching waveforms directly on its gate side. Another gate drive circuit improves efficiency and reliability of diode-less wide band gap devices-based power converters thanks to an auto-adaptive and local dead-time management.