PRONOSTIC BASÉ MODÈLE DES SYSTÈMES À MUTI-ÉCHELLE DE TEMPS ET D'ESPACE. APPLICATION À UNE NAVETTE SPATIALE LORS DE LA RENTRÉE ATMOSPHÉRIQUE // MODEL-BASED PROGNOSIS OF MULTIPLE TIME/SPACE SCALE SYSTEMS. APPLICATION TO SPACE SHUTTLE DURING ATMOSPHERIC RE-

Les travaux de thèse visent à développer de nouvelles approches basées sur l'arithmétique des intervalles, pour le pronostic basé modèles temps réel des systèmes complexes.
Le pronostic basé modèles est un domaine de recherche très actif depuis la dernière décennie, avec une demande croissante de l'industrie, notamment dans le secteur aérospatial. Les travaux de recherche dans ce domaine visent à développer de nouvelles approches basées sur des modèles dynamiques, pour pronostiquer toute situation critique qui conduirait, dans le pire des cas, à la perte d'une mission spatiale. Un exemple typique est le stress thermique et les hautes pressions subis par les structures d'une navette spatiale lors de la rentrée atmosphérique.
Le projet de thèse proposé s'inscrit dans ce cadre. Il s'articule autour d'une thématique frontière transversale entre deux domaines disciplinaires : la modélisation des phénomènes d'endommagement dans les structures (matériaux composites, etc.) et le contrôle de systèmes complexes sensibles. Il vise à explorer de nouvelles directions de recherche et à lever certains verrous scientifiques, tant sur
le plan théorique (analyse de systèmes dynamiques à multiples échelles temps/espace, partiellement connues), que sur le plan applicatif (procédure de synthèse et mise en œuvre d'algorithmes de pronostic temps réel), avec une application au problème de rentrée atmosphérique. Le véhicule qui sera retenu est la navette HL20 de la NASA, dont le simulateur est disponible au laboratoire
IMS.
Plus précisément, les travaux de recherche se concentreront sur le développement d'approches méthodologiques basées sur l'arithmétique des intervalles, pour prédire les effets de dommages potentiels structurels que subit une navette, dans un contexte de très fortes température et pression dynamique (dommages sur le bouclier thermique, les ailes, les gouvernes, etc). Prédire les
éventuels dommages structurels et leurs conséquences sur la durée de vie de la navette n'est pas seulement un défi en termes de maintenance prédictive, mais aussi en termes de reconfiguration en temps réel des lois de contrôle de la navette. L'idée est de préserver lors de la rentrée, en temps réel, les structures présentant des signes de fatigue, en reconfigurant en temps réel les lois de contrôle et/ou la trajectoire de vol. Le sujet de thèse s'inscrit donc dans la thématique génériques des méthodes temps réel basées modèle, pour l'autonomie fonctionnelle et opérationnelle de systèmes complexes, thématique poursuivie par l'équipe ARIA du laboratoire IMS depuis sa création.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The aim of the proposed PhD scholarship is to develop new interval model-based approaches for real-time prognosis of complex systems. Model-based prognosis has been a very active research area over the last decade, with increasing demand from industry, particularly in the aerospace sector. Research work in this field aims to develop new approaches based on dynamic models, to prognosticate any critical situation which would lead, in the worst case, to the loss of a space mission. A typical example is the thermal stress and high pressures experienced by the structures of a shuttle during atmospheric re-entry.
The proposed PhD project fits into this framework. It is based on a 'transverse frontier' theme between two disciplinary fields: the modeling of damage phenomena in structures (composite materials, etc.) and the control of complex and highly sensitive systems. It aims at exploring new research directions by helping to overcome certain scientific barriers, both on theoretical aspects (analysis of dynamic systems with multiple time/space scales, partially known), and on application aspects (synthesis procedure and implementation of real-time prognosis algorithms), with an application to an atmospheric re-entry vehicle. The vehicle that will be retained, is the NASA's HL20 shuttle, whose simulator is available at IMS Lab.
More precisely, the research work will focus on the development of interval model-based methodological approaches for predicting the effects of potential stress-related damages on the vehicle structure (thermal shield, wings, control surfaces), in a context of very high temperature and dynamic pressure.
Predicting any structural damage and its consequences on the shuttle's life, is not only a challenge in terms of predictive maintenance, but also in terms of real-time reconfiguration of the shuttle's control laws. The idea is to preserve during the re-entry flight, in real time, structures showing signs of fatigue, by reconfiguring in real time the control laws and/or the flight trajectory. The PhD subject is therefore
part of the generic research theme of developing real-time methods for the functional and operational autonomy of complex systems, a theme pursued by the ARIA team from the IMS Lab., since its creation.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2025

Appel à projets - UB PhD Scholarships

Université de Bordeaux

209 Sciences Physiques et de l'Ingénieur

Le profil du candidat est un étudiant international de master ou ingénieur (ou équivalent) en contrôle des systèmes et/ou mathématiques appliquées et/ou modélisation mécanique des structures, analyse et simulation numérique. Des connaissances dans le domaine aérospatial seront appréciées. Le doctorant doit posséder et développer des compétences dans les domaines suivants : - analyse des systèmes à multi-échelles de temps/espace - modélisation des phénomènes d'endommagement/propagation dans les structures - pronostic basé modèle pour les systèmes incertains - identification ensembliste pour les systèmes incertains Sont éligibles uniquement des candidatures internationales, à savoir : - des candidates ou candidats ayant obtenu (ou en cours d'obtention de) leur diplôme d'accès au doctorat (Master ou équivalent) dans un établissement à l'étranger - des candidates ou candidats actuellement dans un Graduate Program de l'université de Bordeaux, inscrits en deuxième année de Master et ayant obtenu leur diplôme d'accès au Master dans un établissement à l'étranger Seront prises en compte uniquement les candidatures soumises sur la plateforme suivante : https://aap.u-bordeaux.fr/ et avant le 17 mars à 23h59 (GMT Paris). Un guide de candidature ainsi que la liste des documents à soumettre sont disponibles sur la plateforme. Pour toute question, veuillez contacter : internationalisation.doctorat@u-bordeaux.fr
The candidate profile is an international master's degree or engineering student (or equivalent) in systems control and/or applied mathematics and/or mechanical structure modeling analysis & numerical simulation. Knowledge in aerospace field will be appreciated. The PhD student needs to have and develop skills in the following methodology fields: - analysis of multiple time/space scale systems - modeling of damage/propagation phenomena in structures - model-based prognosis for uncertain systems - parametric set identification for uncertain systems The UB PhD scholarship program is open to international candidates only, which means: - candidates holding (or currently enrolled in) a national level master's degree or another degree conferring master's status from a foreign institution - candidates currently in a Graduate Program, enrolled in second year of Master at the University of Bordeaux, and holding a degree from a foreign institution We will only consider applications submitted on the following platform: https://aap.u-bordeaux.fr/ and prior March 17, at 11:59pm (GMT Paris). A guide on how to apply as well as the list of documents to submit are available on the platform. For any question, please contact: internationalisation.doctorat@u-bordeaux.fr