Coordination et optimisation énergétique appliquées aux véhicules militaires terrestres

Cette thèse développe et valide une stratégie globale de coordination pour une flotte de véhicules terrestres militaires. De plus, un algorithme itératif est appliqué aux règles de coordination dérivées afin de réduire la consommation de carburant. Le travail s'articule autour de quatre axes fondamentaux : la modélisation des véhicules, la théorie des systèmes multi-agents, les algorithmes d'optimisation et l'effet des délais de communication.Tout d'abord, le VBMR Griffon a été adopté comme véhicule de référence. Après des mesures de terrain approfondies de la dynamique longitudinale, des paramètres moteur et du débit de carburant, un modèle inspiré de la physique mais calculatoirement efficace a été formulé. Il capture l'efficacité de la transmission, la résistance au roulement et la traînée aérodynamique, et s'appuie sur une carte de consommation de carburant corrélant les points de fonctionnement du moteur à la consommation instantanée. Des tests de validation sur circuit fermé, impliquant plusieurs conducteurs et des manœuvres standardisées, ont confirmé que les prédictions du modèle correspondent à la consommation réelle dans des marges d'erreur acceptables.Ensuite, la thèse s'appuie sur des paradigmes de coordination multi-agents tels que le consensus et le flocking pour garantir un mouvement de convoi sûr et synchronisé. Les lois de consensus font porter l'accord sur une variable sélectionnée comme la position ou la vitesse. Les règles de flocking de séparation, d'alignement et de cohésion conduisent généralement à une configuration de groupe coordonnée. Pour des scénarios réduits, tels qu'en une dimension, ces règles peuvent être adaptées en un protocole de « platooning », dans lequel chaque véhicule communique uniquement avec son prédécesseur immédiat et son successeur immédiat.Troisièmement, s'appuyant sur le modèle validé et le cadre de coordination, l'algorithme Fréchet Discrete Gradient (FDG) est employé. FDG traite les poids de communication inter-véhicules comme des paramètres d'optimisation variables dans le temps, les ajustant dynamiquement pour minimiser une fonction de coût intégrant la consommation de carburant. En assurant la continuité du coût et en permettant des pas arbitraires, FDG aboutit à une convergence robuste. Des simulations de convois multi-véhicules démontrent des économies de carburant constantes par rapport aux stratégies à poids fixes.Enfin, la thèse examine l'impact de délais de communication bornés en modélisant la dynamique de consensus sous forme d'équations différentielles à retard et en dérivant des conditions suffisantes et nécessaires pour la convergence asymptotique. Bien que concise, cette analyse fournit des lignes directrices pour le choix des gains de contrôle afin de maintenir la coordination dans des latences de réseau réalistes.