Mod Lisation Et Commande Robuste Des Drones Miniature S

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Mod Lisation Et Commande Robuste Des Drones Miniature S

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Author : David Lara Alabazares
language : fr
Publisher:
Release Date : 2007

Mod Lisation Et Commande Robuste Des Drones Miniature S written by David Lara Alabazares and has been published by this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2007 with categories.

Cette thèse porte sur la conception de l'architecture informatique embarquée pour la commande de deux objets volants miniatures ou drones: un hélicoptère à quatre rotors et un avion. Les modèles dynamiques de chaque véhicule sont obtenus en utilisant la méthodologie de Newton-Euler prenant en compte les forces et moments aérodynamiques. Trois approches de commande sont utilisées pour le quadri-rotor, la première est linéaire et les deux autres sont non linéaires. Concernant l'avion, nous avons proposé seulement un contrôleur linéaire pour la stabilisation d'attitude. Les lois de commande non linéaires sont basées sur l'approche de Lyapunov appelée technique de saturations emboîtées. Un nouvel outil pour l'analyse de robustesse est présenté. Cet outil est basé sur l'approche de la caractérisation du value-set du modèle mathématique du système de commande en boucle fermée. Ce modèle mathématique est représenté par une fonction de transfert à paramètres intervalle. Pour le quadri-rotor, la marge de robustesse pour maintenir la stabilité dans le système de commande est calculée, en tenant en compte de l'incertitude paramétrique et du retard existant dans les actionneurs. Pour l'avion miniature, la propriété de stabilité absolue robuste est vérifiée prenant en compte seulement l'incertitude paramétrique. Dans les deux cas le value-set transforme le problème analytique en un problème du type numérique-graphique. La validation des lois de commande proposées pour chaque véhicule a été réalisée en utilisant la plate-forme expérimentale qui exécute les algorithmes en temps réel avec une bonne performance.

Introduction Au Contr Le Des Mini Drones De La Conception La Mise En Uvre Mod Lisation Identification Et Synth Se Des Lois De Commande

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Author : Joël Bordeneuve-Guibé
language : fr
Publisher: Editions Ellipses
Release Date : 2020-09-22

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Le développement des mini-drones dans le secteur civil est aujourd’hui un secteur en pleine expansion. Comment modéliser ces engins ? Comment concevoir les lois de commande permettant de les contrôler ? L’objectif de cet ouvrage est de présenter des méthodes d’ingénierie issues de l’automatique permettant de répondre à ces questions. Plus précisément, cet ouvrage est dédié à la modélisation, à l’identification et à la synthèse de lois de commandes spécifiques à l'avionique des mini-drones.

Introduction Au Contr Le Des Mini Drones De La Conception La Mise En Oeuvre

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Author : Joël Bordeneuve-guibé
language : fr
Publisher:
Release Date : 2020-09-22

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Mod Lisation Observation Et Commande D Un Drone Miniature Birotor Coaxial

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Author : Arnaud Koehl
language : fr
Publisher:
Release Date : 2012

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Les drones miniatures à voilures tournantes tendent aujourd'hui à devenir les nouveaux outils du fantassin, grâce à la polyvalence des missions auxquelles ils peuvent être employés. Leur principal atout concerne leur capacité à combiner le vol stationnaire et le vol de translation rapide, dans des environnements étroits et encombrés. Nous proposons ici l'étude d'un nouveau concept de drone atypique appelé GLMAV (Gun Launched Micro Air Vehicle), qui consiste à amener un véhicule hybride projectile/drone très rapidement sur un site d'intérêt éloigné, en utilisant l'énergie fournie par une arme portable. La première tâche concerne la modélisation aérodynamique du GLMAV. L'identification paramétrique du modèle aérodynamique est alors réalisée à partir de données expérimentales d'efforts, que nous pouvons a priori quantifier par un critère algébrique d'excitabilité persistante. Nous proposons ensuite des techniques de filtrage, afin d'estimer les paramètres anémométriques inconnus mais nécessaires pour connaître l'environnement aérodynamique dans lequel l'engin évolue. De plus, pour palier à la défaillance de capteurs embarqués et qui peuvent affecter l'information de vitesse linéaire après le tir, nous proposons un estimateur d'ordre réduit de la vitesse linéaire. Dans ces deux problèmes d'estimation, nous prouvons la stabilité des observateurs proposés. Enfin, nous proposons une structure de commande pour la stabilisation de l'engin en vol quasi-stationnaire à partir d'un modèle de synthèse linéaire. Les efficacités des méthodes proposées sont illustrées par des résultats de simulations numériques et des essais expérimentaux.

Mod Lisation Commande Et Vol En Formation Des Mini Drones

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Author :
language : en
Publisher:
Release Date : 2009

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This thesis devoted to the design and implementation of control laves for UAV flight formation. It also concerns the development of a robust control methodology considering parametric uncertainty for autonomous flight of mini-UAVs. We investigate non lineal control laws for mini-UAV flight formation considering communications constraints. Different configurations of mini-UAV have been explored : a four-rotor helicopter, a bi-rotor tail-sitter and a conventional airplane have been studied. The dynamical model of each mini-UAV has been obtained using a Newton-Euler apgoach taking into account the aerodynamic forces and moments. Several control strategies have been proposed : a robust control law considers parametric uncertainty in the model, control input time delay and actuator saturations and guarantee system stability and good flight performance. Real time platforms have been developed and built to validate the theoretical remit obtained. Different control stratégies for the flight formation of mini quadrotors have been developed : a nonlinear control based on nested saturations and a nonlinear control basée on coordination control.

Filtrage De Kalman Non Lin Aire Pour La Navigation Multicapteurs D Un Mini Drone

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Author : Jean-Philippe Condomines
language : fr
Publisher: ISTE Group
Release Date : 2018-11-01

Filtrage De Kalman Non Lin Aire Pour La Navigation Multicapteurs D Un Mini Drone written by Jean-Philippe Condomines and has been published by ISTE Group this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2018-11-01 with Drone aircraft categories.

Cet ouvrage offre des solutions algorithmiques qui répondent à la problématique de l’estimation de l’état d’un mini drone pour le pilotage-guidage robuste en milieu complexe. Les algorithmes d’estimation d’état, de paramètres et de contrôle apparaissent primordiaux lorsque la technologie des capteurs et des actionneurs ne permet pas de disposer de capacités illimitées. Ceci est particulièrement vrai dans le cas des micro et mini drones. L’estimation permet de fusionner en temps réel les informations imparfaites provenant des différents capteurs, et de fournir une estimation au calculateur embarqué où sont implémentés les algorithmes de commande de l’engin. Tout d’abord, une modélisation dynamique descriptive du vol de mini drones est présentée. Par la suite, deux algorithmes d’estimation originaux exploitant ce modèle, IUKF et pi-IUKF, sont développés et testés en simulation puis sur données réelles. La solution proposée garantit un plus grand domaine de convergence de l’estimé que les techniques plus traditionnelles.

D Veloppement D Un Estimateur D Tat Non Lin Aire Embarqu Pour Le Pilotage Guidage Robuste D Un Micro Drone En Milieu Complexe

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Author : Jean-Philippe Condomines
language : fr
Publisher:
Release Date : 2015

D Veloppement D Un Estimateur D Tat Non Lin Aire Embarqu Pour Le Pilotage Guidage Robuste D Un Micro Drone En Milieu Complexe written by Jean-Philippe Condomines and has been published by this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2015 with categories.

Le travail effectué au cours de cette thèse tente d’apporter une solution algorithmique à la problématique de l’estimation de l’état d’un mini-drone en vol qui soit compatible avec les exigences d’embarquabilité inhérentes au système. Il a été orienté vers les méthodes d’estimation non linéaire à base de modèles. Les algorithmes d’estimation, d’état ou de paramètres, et de contrôle apparaissent primordiaux, lorsque la technologie des capteurs et des actionneurs, pour des raisons de coût et d’encombrement essentiellement, ne permet pas de disposer de capacités illimitées. Ceci est particulièrement vrai dans le cas des micro- et des mini-drones. L’estimation permet de fusionner en temps réel les informations imparfaites provenant des différents capteurs et de fournir une estimation, par exemple de l’état du drone (orientation, vitesse, position) au calculateur embarqué où sont implémentés les algorithmes de commande de l’engin. Ce contrôle de l’appareil doit garantir sa stabilité en boucle fermée quelque soit l’ordre de consigne fourni directement par l’opérateur ou par tout système automatique de gestion du vol et assurer que celle-ci soit correctement recopiée. Estimation et commande participent donc grandement au succès de toute mission. Une dimension extrêmement importante qui a conditionné les travaux entrepris tout au long de cette thèse concerne la capacité d’emport des mini-drones que nous considérons. En effet, celle-ci, relativement limitée, et couplée à la volonté de ne pas grever les budgets de développement de tout mini-drone, autorise uniquement l’intégration de matériels dits bas-coûts. Malgré les progrès significatifs de la miniaturisation et l’augmentation continuelle des capacités de calcul embarqué (loi de Moore), les mini-drones d’intérêt considérés ici n’embarquent donc que des capteurs aux performances limitées dans un contexte où cette catégorie d’engins autonomes est amenée à être de plus en plus fréquemment exploitée pour remplir des missions elles-mêmes toujours plus nombreuses. Celles-ci requièrent notamment que de tels drones puissent de manière sûre s’insérer et partager l’espace aérien civil moyennant le passage d’une certification de leur vol au même titre que pour les avions de transport des différentes compagnies aériennes. Dès lors, face à cet enjeu de sécurisation des vols de mini-drones, la consolidation de la connaissance de l’état de l’aéronef par des techniques d’estimation devient un tâche essentielle pour en assurer le contrôle, y compris en situations dégradées (pannes capteurs, perte occasionnelle de signaux, bruit et perturbations environnantes, imperfections des moyens de mesure, etc). Tenter de répondre à cet enjeu conduit naturellement le chercheur à s’attaquer à des problèmes relativement nouveaux, en tout cas pas forcément aussi proches de ceux qui se posent dans le secteur de l’aéronautique civile ou militaire, où le système avionique est sans commune mesure avec celui sur lequel nous avons travaillé dans cette thèse. Ce travail à tout d’abord consisté à définir une modélisation dynamique descriptive du vol des mini-drones étudiés, suffisamment générique pour être appliquée à différents types de minidrones (voilure fixe, multirotor, etc). Par la suite, deux algorithmes d’estimation originaux, dénommés IUKF et -IUKF, exploitant ce modèle, ont été développés avant d’être testés en simulation puis sur données réelles pour la version -IUKF. Ces deux méthodes transposent le cadre générique des observateurs invariants au cas de l’estimation non linéaire de l’état d’un système dynamique par une technique de type Unscented Kalman Filter (UKF) qui appartient à la classe plus générale des algorithmes de filtrage non linéaire de type Sigma Point (SP). La solution proposée garantit un plus grand domaine de convergence de l’estimé que les techniques plus traditionnelles.

Commande De Drone Miniature Voilure Tournante

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Author : Sylvain Bertrand
language : fr
Publisher:
Release Date : 2007

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L'utilisation de drones miniatures à voilure tournante est limitée par leur grande sensibilité face aux perturbations aérologiques. Cette particularité, ajoutée à la non linéarité de leur dynamique, rend complexe le développement de lois de commande pour de tels véhicules. Afin de permettre une automatisation de leur vol en tenant compte de ces difficultés, deux classes d'approches pour la synthèse de lois de commande sont étudiées dans cette thèse : la commande prédictive, puis la synthèse de lois de commande non linéaires via une analyse par fonctions de Lyapunov dans le cas où les vitesses du véhicule ne sont pas mesurées. Des contrôleurs de nature prédictive ont été proposés dans la littérature, mais sans considérer simultanément un modèle suffisamment représentatif de la dynamique d'un drone miniature à voilure tournante et une approche de commande garantissant la stabilité. A ce titre, nous proposons ici plusieurs algorithmes de commande prédictive ainsi que leur adaptation au développement de lois de guidage-pilotage de drone en considérant un modèle non linéaire à six degrés de liberté et en réalisant conjointement une analyse de la stabilité. Plusieurs applications sont présentées : stabilisation autour d'un point fixe, suivi de trajectoire en présence ou non de perturbations, évitement d'obstacles. Lors de certaines utilisations pratiques ou expérimentales d'un drone miniature, les mesures en vitesses du véhicule ne sont pas toujours disponibles. Des techniques de commande avec accès partiel à l'état ou utilisant des observateurs peuvent être alors appliquées. Afin de concilier ces deux classes d'approches, et d'obtenir simultanément de bonnes performances du système bouclé et une réduction de la complexité de la méthode utilisée (temps de calcul, analyse de la stabilité), nous proposons ici une méthode de synthèse de lois de commandes via une analyse par fonctions de Lyapunov. Cette méthode est basée sur l'introduction d'états virtuels au sein de la dynamique du système. Notre contribution réside également dans l'analyse de la stabilité, par la théorie des perturbations singulières, d'une approche de commande hiérarchique permettant la synthèse successive des lois de commande en position et en attitude.

Conception Mod Lisation Et Commande D Un Mini Drone Convertible

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Author : Duc Kien Phung
language : en
Publisher:
Release Date : 2015

Conception Mod Lisation Et Commande D Un Mini Drone Convertible written by Duc Kien Phung and has been published by this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2015 with categories.

There is a growing interest to design convertible aerial vehicles that can hover like helicopters and fly forward efficiently like airplanes. This thesis is devoted to the conception, modeling, and control of such a convertible mini-UAV (Unmanned Aerial Vehicle). The main contributions of this work are threefold. Firstly, we design a novel UAV structure by adding to each side of a quadrotor one wing that can rotate around an axis belonging to the propellers' plane. Our prototype has many advantages over existing convertible structures: simple mechanical concept since inspired by a classical quadrotor, flexibility for selecting different components (wings, propellers), flexibility for the control design, etc. Secondly, we provide an energy modeling of this type of convertible UAVs, taking into account their characteristics as compared to full-scale helicopters (large variation of aerodynamic forces, performance degradation at low Reynolds number, etc.). Finally, as for the control design, the degrees of freedom of the wings permit the decoupling between propellers and wings' orientations. This greatly enhances the control flexibility as compared to traditional aircraft. Relying on this feature, several control approaches are proposed. In particular, using a specific geometrical design, we show that an efficient control of our UAV can be obtained without air-velocity measurements. Simulation results confirm the soundness of our control design even in the presence of strong and varying wind. En route to validate the theory, a mechanical prototype of the UAV was constructed in our laboratory and preliminary flight tests were performed.

Contribution La Mod Lisation La Commande Et L Observation De Syst Mes Entr Es Inconnues Dans Le Cadre Des Syst Mes Volants Autonomes

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Author : Thibault Cheviron
language : fr
Publisher:
Release Date : 2008

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Réaliser les mêmes missions mais en retirant les commandes à l'homme, voici le défit de la robotique aérienne d'aujourd'hui. Les technologies actuelles permettent depuis peu de construire des drones de petite ou grande taille de type avion, hélicoptère ou novateur. Véritables concentrés d'électronique, ces appareils doivent être contrôlés par des lois de commande de plus en plus sophistiquées s'appuyant sur de nombreux capteurs de navigation pour répondre aux besoins de la mission (surveillance de forêt, d'axe routier, de zones à risque, prises d'informations dans des milieux inaccessibles à l'homme, etc). Aujourd'hui, les principales limitations rencontrées sont d'une part la complexité du problème de navigation nécessitant la perception d'un environnement souvent contraint (peu de disponibilité du GPS en milieu urbain) et évolutif, d'autre part la difficulté de maîtriser l'appareil en présence de turbulences atmosphériques (notamment en mileu urbain). Ce dernier point, commun à toutes les architectures de drones, a motivé le sujet de cette thèse dont la contribution porte principalement sur la synthèse de lois de commande robustes et l'analyse de leur stabilité. Les travaux présentés ici sont principalement basés sur une modélisation générique des robots aériens servant alors de référence pour l'élaboration de lois de commande et d'observateurs non linéaires pour système à entrées inconnues. Ces derniers permettent de reconstruire en ligne les perturbations agissant sur le drone par rapport à la modélisation nominale. Ces perturbations estimées sont ensuite injectées dans la loi de commande afin d'améliorer les performances de précision et de robustesse du drone en boucle fermée.