Rodolfo PIETRASANTA soutient sa thèse de doctorat le vendredi 14 novembre 2025, 14h, Université d’Évry site Bibliothèque Universitaire, Salle des Lumières.
La soutenance de thèse se déroule à huis clos.
Titre: Coordination et optimisation énergétique appliquées aux véhicules militaires terrestres
Résumé
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 intervéhicules 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.
Composition du jury de thèse/Doctoral thesis jury composition
| Membre du jury | Titre | Lieu d’exercice | Fonction dans le jury |
|---|---|---|---|
| Jean-Christophe PONSART | Professeur des Universités | Université de Lorraine | Rapporteur |
|
Ahmed RACHID |
Professeur des Universités | Université de Picardie Jules Verne | Rapporteur |
| William PASILLAS-LEPINE | Directeur de Recherche CNRS | Université Évry Paris-Saclay | Examinateur |
| Reine TALI-KFOURY | Directrice de recherche CNRS | Université de Technologie de Compiègne | Examinatrice |
| Mohammed CHADLI | Professeur des Universités | Université Évry Paris-Saclay | Directeur de thèse |
| Lydie NOUVELIERE | Maître de Conférences HDR | Université Évry Paris-Saclay | Co-directrice de thèse |
Rodolfo PIETRASANTA will defend his doctoral thesis on Friday, November 14, 2025, at 2 p.m., at the University of Évry, University Library, Salle des Lumières.
The thesis defense will take place behind closed doors.
Title: Coordination and energy optimization applied to military land vehicles
Abstract:
This thesis develops and validates a holistic coordination strategy for a fleet of military ground vehicles. In addition, an iterative algorithm is applied to the derived coordination rules in order to reduce fuel consumption. The work is structured around four pillars: vehicle modeling, multi-agent systems theory, optimization algorithms, and the effect of communication delays.
First, the Arquus VBMR Griffon was adopted as the reference vehicle. After extensive field measurements of longitudinal dynamics, engine parameters, and fuel flow, a physics-inspired yet computationally efficient model was formulated. It captures drivetrain efficiency, rolling resistance, and aerodynamic drag, and relies on a fuel-consumption map correlating engine operating points to instantaneous fuel use. Validation tests on a closed circuit, involving multiple drivers and standardized maneuvers, confirmed that the model’s predictions match real-world consumption within acceptable error margins.
Second, the thesis draws on multi-agent coordination paradigms such as consensus and flocking to ensure safe, synchronized convoy motion. Consensus laws enforce agreement on a selected variable as the position or the velocity. The flocking rules of separation, alignment, and cohesion generally lead to a coordinated group configuration. For reduced scenarios, such as in one dimension, these rules can be adapted into a “platooning” protocol in which each vehicle communicates only with its immediate predecessor and successor.
Third, building on the validated model and coordination framework, the Fréchet Discrete Gradient (FDG) algorithm is employed. FDG treats the inter-vehicle communication weights as time-varying optimization parameters, dynamically tuning them to minimize a cost function that integrates fuel consumption. By ensuring continuity of the cost and allowing arbitrary step sizes, FDG achieves robust convergence. Simulations of multi-vehicle convoys demonstrate consistent fuel savings compared to fixed-weight strategies.
Finally, the thesis examines the impact of bounded communication delays by modeling consensus dynamics as delay differential equations and deriving sufficient and necessary conditions for asymptotic convergence. Although concise, this analysis provides guidelines for selecting control gains to maintain coordination under realistic network latencies.
- Date: vendredi 14/11/2025, 14h
- Lieu: Université Évry Paris-Saclay, site Bibliothèque Universitaire, Salle des Lumières
- Doctorant : Rodolfo PIETRASANTA (Université d’Évry, Université Paris Saclay, IBISC équipes SIAM/ARQUA-RIUS Defense)
- Direction de thèse: Mohammed CHADLI (PR Univ. Évry, IBISC équipe SIAM), directeur de thèse; Lydie NOUVELIERE (MCF HDR Univ. Évry, IBISC équipe SIAM); co-directrice de thèse
