L'objectif principal du projet concerne l'implantation en technologie d'intégration à très grande échelle (ITGE - VLSI - Very Large Scaled Integrated) d'une loi de commande pour une articulation flexible de manipulateur robotique.

La variété des applications d'une méthode performante de commande de systèmes dynamiques non linéaires montre la pertinence d'une recherche dans ce domaine. Les algorithmes de commande pour les applications requérant de hautes performances nécessitent généralement des traitements fort complexes, impliquant des quantités de calculs très élevées à réaliser en temps réel. L'efficacité de ces algorithmes dans des cas d'applications pratiques résulte alors d'un bon équilibre entre les exigences de la théorie et les possibilités d'implantation.

Face à ce défi, l'utilisation de processeurs commerciaux tels que les processeurs de traitement numérique de signaux (DSP - Digital Signal Processor) s'avère inefficace. La conception de processeurs spécialisés dédiés à la commande permet alors, en pensant conjointement les algorithmes et les architectures, de tirer profit du parallélisme inhérent des algorithmes mis en oeuvre. Leur intégration à très grande échelle sur silicium permettra de réaliser des sauts tant quantitatifs que qualitatifs en termes de performances, de fiabilité, de miniaturisation, etc.

Dans ce mémoire, une loi de commande est développée pour le problème de positionnement d'une articulation flexible. Les algorithmes mis en oeuvre sont formulés de façon à faciliter le développement d'architectures en vue de leur implantation en ITGE. Ces architectures sont modélisées en langage de haut niveau, simulées afin d'évaluer leurs performances et synthétisées dans une technologie CMOS 0.5m m. Les résultats en surface et vitesse de l'architecture synthétisée sont présentés. Le calcul de la loi de commande par notre architecture nécessite 13 cycles, c'est-à-dire environ 300 fois moins qu'avec un DSP. L'architecture synthétisée comprend environ 400 000 transistors et a une fréquence d'horloge maximale de 4 MHz.

La contribution scientifique du projet comprend :

    • le développement d'une loi de commande pour une articulation flexible tenant compte des variations de paramètres,
        des frottements statiques et de Coulomb et de la flexibilité.

    • le développement d'un algorithme performant et robuste aux effets de quantification pour l'estimation des
        paramètres incertains d'une articulation flexible et basé sur le filtre de Kalman à racine carrée de covariance,

    • la proposition d'architectures pour l'implantation des algorithmes mis en oeuvre et finalement du contrôleur
        complet de l'articulation.