Thèse Application du Contrôle Avance pour la Coordination des Systèmes Multi-Agent H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : EEATS - Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal Laboratoire de recherche : Grenoble Images Parole Signal Automatique Direction de la thèse : Nicolas MARCHAND ORCID 0000000258259758 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-31T23:59:59 L'étude du contrôle coopératif dans les systèmes multi-agents (MAS) a suscité un vif
intérêt dans diverses disciplines, notamment l'économie, l'écologie, l'informatique, ainsi que le contrôle
et la robotique. Ces systèmes sont constitués de multiples agents dynamiques qui coordonnent leurs actions afin
d'atteindre un objectif commun par le biais d'interactions locales. Dans ce contexte, la communication joue un rôle fondamental,
car les agents s'appuient sur les informations fournies par leurs voisins pour assurer la coordination. Cependant,
des contraintes pratiques telles que la bande passante limitée, la consommation d'énergie et les délais de communication
incitent à développer des stratégies qui réduisent la dépendance à l'égard d'un échange continu d'informations
tout en garantissant les performances et la sécurité.
Plusieurs stratégies de contrôle de formation, telles que les approches basées sur le consensus et le comportement grégaire, s'appuient sur
des mesures de position relative pour maintenir une configuration multi-agents souhaitée. Dans la plupart des cas,
ces informations sont obtenues par la communication entre agents voisins. Afin de surmonter
les limites des stratégies dépendantes de la communication, des travaux récents ont étudié des approches de contrôle
basées uniquement sur la détection locale, visant à réduire la charge de communication tout en préservant
les capacités de coordination.

Dans ce contexte, l'un des principaux défis consiste à estimer les informations nécessaires
à chaque agent pour maintenir une formation stable à l'aide de lois de contrôle entièrement distribuées, avec peu ou
pas de communication.
Cette thèse vise à fournir une étude théorique de la coordination multi-agents dans un contexte de transmission d'informations limitée.
Alors que la plupart des résultats existants supposent une communication continue entre
les agents voisins, la réduction de l'utilisation de la communication nécessite la conception de protocoles d'interaction
plus efficaces. Une piste prometteuse consiste à exploiter des schémas de communication par échantillonnage de données et déclenchés par des événements,
dans lesquels les informations ne sont échangées qu'en cas de nécessité plutôt que de manière continue.
En particulier, les algorithmes de consensus déclenchés par des événements se sont imposés comme un outil efficace pour
réduire considérablement la communication tout en préservant les propriétés de convergence et de stabilité.
S'appuyant sur ces approches, ce travail étudiera également l'intégration de cadres de contrôle avancés
tels que le contrôle prédictif par modèle (MPC) et les fonctions de barrière de contrôle (CBF) dans la
coordination multi-agents distribuée. Le MPC fournit un cadre systématique pour gérer les contraintes
et optimiser les performances sur un horizon de prédiction fini, ce qui le rend particulièrement adapté aux systèmes fonctionnant
sous des contraintes de communication et de ressources. Parallèlement, les méthodes basées sur les CBF offrent des garanties formelles pour les contraintes critiques en matière de sécurité, telles que l'évitement des collisions et les limitations d'état, qui sont essentielles dans les applications multi-agents.

Objectifs de la thèse:
Le premier objectif de cette thèse est de développer de nouveaux algorithmes de consensus distribués et déclenchés par des événements,
capables de gérer des communications limitées et intermittentes entre
les agents. Le deuxième objectif consiste à étudier les techniques d'optimisation distribuée et leur intégration
aux cadres MPC et CBF, afin de concevoir des stratégies de contrôle garantissant à la fois
la stabilité, les performances et la sécurité. À terme, ce travail vise à établir des méthodologies évolutives et robustes
pour la coordination de systèmes multi-agents soumis à des contraintes de communication réalistes.

Veuillez consulter le fichier pdf joint ! This thesis aims to provide a theoretical study of multi-agent coordination under limited information
transmission. While most existing results assume continuous communication between
neighboring agents, reducing communication usage requires the design of more efficient interaction
protocols. A promising direction consists in exploiting sampled-data and event-triggered
communication schemes, where information is exchanged only when necessary rather than continuously. The first objective of this thesis is to develop novel event-triggered and distributed
consensus algorithms capable of handling limited and intermittent communication between
agents. The second objective is to study distributed optimization techniques and their integration
with MPC and CBF frameworks, in order to design control strategies that jointly ensure
stability, performance, and safety. Ultimately, this work aims to establish scalable and robust
methodologies for coordinating multi-agent systems under realistic communication constraints.

Master en automatique ou en robotique. Un niveau avancé en contrôle-commande, notamment en MPC, est requis. Des connaissances en optimisation, en contrôle basé sur les événements et en fonctions de contrôle de barrière, constituent un atout.