Ces travaux sur la stabilisation de la Ligne de Visée d’un dispositif optronique s’inscrivent dans le contexte actuel de durcissement des exigences de stabilisation et de réduction du temps accordé à la synthèse des lois de commande.Ils incluent dans un premier temps l’amélioration de la performance intrinsèque de stabilisation du système. La solution proposée ici est l’ajout d’un étage de stabilisation supplémentaire à une structure de stabilisation existante. L’architecture de ce nouvel étage est définie. Les composants sont choisis parmi les technologies existantes puis caractérisés expérimentalement. Un modèle complet du système à deux étages de stabilisation est ensuite proposé.L’objectif de ces travaux comprend également la simplification des procédures d’élaboration des lois de commande par l’utilisation d’une fonction de coût F incluant notamment la Fonction de Transfert de Modulation (qui quantifie le flou introduit par l’erreur de stabilisation dans l’image) en lieu et place ducritère dérivé usuel qui nécessite des vérifications supplémentaires et qui peut s’avérer conservatif.L’évaluation de F étant coûteuse en temps de calcul, un algorithme d’optimisation bayésienne, adapté à l’optimisation des fonctions coûteuses, permet la synthèse des lois de commande du système dans un temps compatible avec les contraintes industrielles, à partir de la modélisation du système précédemment proposée. / The presented work on the Line of Sight stabilization of an optronic device meets the heightened demands regarding stabilization performances that come with the reduction of the time allowed to controller tuning.It includes the intrinsinc improvement of the system stabilization. The proposed solution features a double stabilization stage built from a single stabilization stage existing system. The new architecture is specified and the new components are chosen among the existing technology and experimentally characterized. A complete double stabilization stage model is then proposed.The simplification of the controller tuning process is another goal. The designed cost function F includes a high-level optronic criterion, the Modulation Transfer Function (that quantifies the level of blur broughtinto the image by the residual motion of the platform) instead of the usual low-level and potentially conservative criterion.The function F is costly to evaluate. In order to tune the controller parameters within industrial time constraints, a Bayesian algorithm, adapted to optimization with a reduced budget of evaluations, is implemented.Controllers of both stabilization stages are simultaneously tuned thanks to the previously developped system model.

Nowadays, high portion of tactical missiles use gimbaled seeker. For accurate target tracking, the platform where the gimbal is mounted must be stabilized with respect to the motion of the missile body. Line of sight stabilization is critical for fast and precise tracking and alignment. Although, conventional PID framework solves many stabilization problems, it is reported that many PID feedback loops are poorly tuned. In this thesis, recently introduced robot control method, proxy based sliding mode control, is adopted for the line of sight (LOS) stabilization. Before selecting the proposed method, adaptive neural network sliding mode control and fuzzy control are also implemented for comparative purposes. Experimental and simulation results show a satisfactory response of the proxy based sliding mode controller.

La stabilisation inertielle de ligne de visée est essentiellement un problème de rejet de perturbations : il faut rendre la ligne de visée de la caméra embarquée dans le viseur insensible aux mouvements du porteur. Les méthodes de commande robuste du type H-infini sont bien adaptées à la résolution de ce type de problème, et plus particulièrement l’approche Loop-Shaping qui repose sur des concepts de réglage de l’automatique fréquentielle classique. Cependant, les correcteurs obtenus via cette approche sont généralement d’ordre élevé et donc difficilement implémentables sur le calculateur embarqué du viseur.Dans cette thèse, nous avons proposé des méthodologies de synthèse de correcteurs robustes d’ordre réduit et/ou de structure fixée. Pour cela, nos travaux ont été axés sur :- L’optimisation pour la synthèse H-infini à ordre et/ou structure fixée. Tout d’abord nous avons exploré les possibilités offertes par l’optimisation sous contraintes LMI (Linear Matrix Inequalities). Celles-ci se sont avérées limitées, bien que de nombreux algorithmes aient été proposés dans ce cadre depuis le début des années 90. Ensuite, nous avons opté pour l’optimisation non lisse. En effet des outils numériques récemment développés rendent accessible cette approche, et leur efficacité s’est avéré indéniable.- L’adaptation au cadre particulier du critère H-infini Loop-Shaping.La structure particulière de ce critère de synthèse a été exploitée afin de mieux prendre en compte les pondérations, et d’améliorer la réduction d’ordre du correcteur final. Enfin, une approche basée uniquement sur le réglage graphique d’un gabarit de gain fréquentiel en boucle ouverte est proposée. Ces différentes méthodologies sont illustrées, tout au long de la thèse, sur un viseur dont le modèle a été identifié à partir de mesures expérimentales. / Inertial line of sight stabilization is a disturbance rejection problem: the goal is to hold steady in the inertial space, the line of sight of a camera, which is carried on a mobile vehicle. H-infinity robust control techniques are well suited for this type of problem, in particular the Loop-Shaping approach which relies on classical frequency domain concepts. However, this approach results in high order controllers which are hardly implementable on the real time embedded electronic unit of the sight system.In this thesis, fixed order and fixed structure controller design methodologies are proposed. This development follows two main axis: - Fixed order H-infinity Optimization. First, fixed order controllers have been investigated through the LMI (Linear Matrix Inequalities) optimization framework. However the numerical efficiency of this approach is still limited, despite the large amount of research in this area since the 90’s. Then, we used recently developed and more efficient tools that recast the fixed order H-infinity synthesis problem as a nonsmooth optimization problem.- Adaptation to the H-infinity Loop-Shaping frameworkWe adapted the 4 block H-infinity criterion in order to include the weighting filters in the fixed order controller optimization, which enhance the final controller order reduction. Then, we proposed a fixed order controller design approach, based only on graphically tuning a target open loop frequency gain.