Surrogate modeling construction for aircraft performances computation

Construction de modèles réduits pour le calcul des performances des avions

Manon Bondouy (1, 2)

1 IMT - Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219
2 Airbus Operation S.A.S.

The objective of this thesis is to provide a methodology and the associated tools in order to standardize the building process of performance and handling quality models. This typically leads to elaborate surrogate models in order to satisfy industrial contrasting objectives of memory size, accuracy and computation time. After listing the different steps of a construction of surrogates methodology and realizing a critical state of the art, Neural Networks and High Dimensional Model Representation methods have been selected and validated on low dimension functions. For functions of higher dimension, a reduction method based on the optimal selection of submodel surrogates has been developed which allows to satisfy the requirements on accuracy, computation time and memory size. The efficiency of this method has been demonstrated on an aircraft performance model which will be embedded into the avionic systems.

L’objectif de cette thèse est de mettre en place une méthodologie et les outils associés en vue d’harmoniser le processus de construction des modèles de performances et de qualités de vol. Pour ce faire, des techniques de réduction de modèles ont été élaborées afin de satisfaire des objectifs industriels contradictoires de taille mémoire, de précision et de temps de calcul. Après avoir établi une méthodologie de construction de modèles réduits et effectué un état de l’art critique, les Réseaux de Neurones et le High Dimensional Model Representation ont été choisis, puis adaptés et validés sur des fonctions de petite dimension. Pour traiter les problèmes de dimension supérieure, une méthode de réduction basée sur la sélection optimale de sous-modèles réduits a été développée, qui permet de satisfaire les exigences de rapidité, de précision et de taille mémoire. L’efficacité de cette méthode a finalement été démontrée sur un modèle de performances des avions destiné à être embarqué.

Mots clés: Handling Quality; Aircraft Performance; Surrogate model; High Dimension Model Representation; Neural Networks.

Mots clés: Qualité de Vol; Performances des avions; Modèle réduit; High Dimensional Model Representation; Réseaux de neurones.

Domaines: Ingénierie, finance et science [cs.CE]; Modélisation et simulation; Apprentissage [cs.LG]; Autre

Manon Bondouy. Construction de modèles réduits pour le calcul des performances des avions. Ingénierie, finance et science [cs.CE]. Institut de Mathématiques de Toulouse & Institut Universitaire de France, UMR 5219, Université de Toulouse, CNRS, UPS IMT; Airbus, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01963127⟩