Commande hybride des systèmes interconnectés : application à la gestion du trafic autoroutier

Abstract

Durant cette étude nous avons approché le problème des systèmes interconnectés d’une manière totalement hybride. La première partie est réservée à une étude bibliographique brossant le paysage actuel de la commande hybride des systèmes interconnectés. Au cours de la deuxième partie, nous avons étudié un système de réseau de trafic urbain, où nous avons proposé un schéma de control à agents semi-autonomes. Le design proposé est naturellement hybride, étant composé de contrôleurs à dynamiques continues agissant sur les couches basses du système et essayant d’optimiser l’utilisation des ressources par chaque agent semi-autonome, et de contrôleurs à dynamiques discrètes agissant au niveau des couches les plus hautes du système et ayant pour rôle principal de résoudre les conflits inter-agents. Enfin, la troisième partie de notre étude a consisté au développement d’un logiciel de simulation entièrement paramétrable où le modèle hybride du système étudié a été implémenté. Notre travail est divisé en quatre parties distinctes: La première partie, consiste à jeter les notions de bases des systèmes hybrides d’un côté et des systèmes interconnectés de l’autre. Ensuite, le couplage entre les deux systèmes sera discuté notamment en introduisant quelques notions importantes comme les degrés de centralisation et de décentralisation accordés lors de la modélisation du problème. Nous terminons cette partie, en citant plusieurs sources bibliographiques qui traitent de la question. La deuxième partie, introduit l’application choisie dans le cadre de notre étude, à savoir les systèmes autoroutiers automatiques dont les premiers principes et résultats ont été trouvés au sein de l’Université de Berkeley, en Californie (Etats Unis). Le but ultime de ce système, est de pouvoir automatiser l’ensemble des véhicules sur une autoroute tout en assurant la sécurité et le confort des passagers. L’automatisation des véhicules est faite de telle manière à optimiser l’espace urbain disponible. Dans cette partie, nous décrivons chaque couche de l’architecture du système, notamment celles de planification et de régulation qui sont les deux plus importantes couches du système. La régulation des véhicules est donc abondamment abordée, en vue d’une automatisation totale nécessitant: La commande en position, en vitesse et latérale des véhicules. La troisième partie, aborde quant à elle la couche matérielle devant être utilisée en vue d’assurer la réalisation de l’architecture proposée. Capteurs, systèmes de mesure ou d’aide à la décision y sont décrits. Cette partie mentionne également la réalisation effectuée aux Etats Unis (Santa Diego) en 1997 par le « National Automated Highway System Consortium (NAHSC) » et cite également les raisons pour lesquelles ce genre de scénarii pourraient devenir une réalité. Enfin, la quatrième partie de notre étude, consiste en l’élaboration d’un prototype de simulation pour les systèmes autoroutiers automatiques. L’objectif sur le court terme est de pouvoir visualiser graphiquement le comportement des véhicules soumis à cette automatisation en fonction des paramètres injectés en entrée de chacune des couches de l’architecture décrite. Mais l’intérêt de ce logiciel s’inscrit sur le long terme, où son évolution pourrait donner lieu à une plateforme de simulation complète intégrant non seulement une autoroute mais un réseau d’autoroutes interconnectées et donc d’un réseau de trafic urbain. C’est pourquoi une approche orientée objet est considérée, permettant d’ajouter des briques aisément par la suite. Ce travail est ensuite clôturé par une conclusion rappelant les principaux résultats obtenus et faisant apparaitre les perspectives en matière de réalisation et d’études pour l’application proposée.