Automatique : un nouvel outil pour étudier la saturation des actionneurs

Les actionneurs d’un système dynamique, comme les ailerons d’un avion ou les vannes d’un appareil hydraulique, se retrouvent parfois poussés jusqu’à leur amplitude maximale. Cette saturation doit être bien comprise afin d’éviter qu’elle ne perturbe, voire n’endommage, l’ensemble du mécanisme. Pour cela, des chercheurs du Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes (LAAS-CNRS) et du Laboratoire des Signaux et Systèmes (L2S - CNRS/CentraleSupélec/Université Paris-Saclay) ont développé une approche mathématique qui permet de mieux caractériser le domaine sûr de fonctionnement d’un système dont les actionneurs sont saturés.

Les machines et autres systèmes dynamiques accomplissent d’innombrables tâches, grâce notamment à leurs actionneurs : la partie d’un appareil qui effectue physiquement et concrètement le travail. Un actionneur peut pour cela se déplacer ou changer de forme. L’amplitude d’un actionneur est cependant limitée, comme une valve ouverte au maximum ne peut plus s’agrandir pour laisser passer davantage de liquide. Si l’actionneur est trop souvent ou trop longtemps saturé, le comportement du système risque de se dégrader au point de devenir instable.

On retrouve ce cas de figure dans de nombreux exemples, comme quand un avion déploie des volets sur ses ailes lors de turbulences, mais que l’angle nécessaire pour stabiliser complètement l’appareil n’est pas atteignable car les volets ne peuvent pas s’ouvrir davantage. Ce problème peut être évité en surdimensionnant les actionneurs, ce qui augmente cependant leur coût, ou en limitant les tâches à réaliser pour sous-utiliser les actionneurs, cependant sans garantie formelle de succès. Une approche plus efficace consiste à étudier plus précisément le système, en évaluant son domaine sûr de fonctionnement.