Optimisation Et Impl Mentation De Lois De Commande Embarqu Es Pour La T L Op Ration De Micro Drones A Riens X4 Flyer
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Optimisation Et Impl Mentation De Lois De Commande Embarqu Es Pour La T L Op Ration De Micro Drones A Riens X4 Flyer
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Author : Nicolas Guenard
language : fr
Publisher:
Release Date : 2007
Optimisation Et Impl Mentation De Lois De Commande Embarqu Es Pour La T L Op Ration De Micro Drones A Riens X4 Flyer written by Nicolas Guenard 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.
Suite à l'engouement général pour les drones de petite taille durant ces dernières années, ainsi qu'à l'amélioration récente des nouvelles technologies, le CEA a proposé en 2003 la mise au point d'un drone miniature facilement téléopérable et capable d'effectuer des missions de reconnaissance et d'inspection en intérieur. Le vecteur d'intervention choisi pour ce type de mission est un quadrirotor connu sous le nom de "X4-flyer", particulièrement bien adapté au vol quasi-stationnaire. Toutefois, connu des modélistes et déjà présent dans le commerce sous la forme d'un jouet, ce drone se révèle être extrêmement dur à piloter pour un individu n'ayant aucune expérience du modélisme. Dans cette thèse, nous proposons différents algorithmes, dont la majorité est embarquable, permettant le contrôle simple et intuitif de l'appareil à partir de consignes en vitesse de translation provenant de l'utilisateur. D'autres algorithmes basés sur la vision 3D et 2D déportés sur une station sol, sont présentés et permettent l'asservissement du drone en position au-dessus d'une cible située au sol. Pour ce faire, dans un premier temps nous nous intéressons à la compréhension des différents phénomènes aérodynamiques agissant sur le "X4-flyer" ainsi qu'à l'obtention d'un modèle dynamique du quadrirotor. Par la suite, un retour d'état ainsi qu'une loi de commande adaptative non linéaire, facilement implementable dans le calculateur embarqué et basée sur le précédent modèle, sont présentés. Ce contrôleur réalise le compromis de prendre en compte les non linéarités du modèle ainsi que la simplicité et la facilité d' implémentation qu'aurait un contrôleur de type PID. Enfin, des asservissements 3D du drone puis 2D prenant en compte la dynamique complète du "X4-flyer" sont mis en place. L'ensemble des parties théoriques abordées sont testées via des simulations, puis validées sur le prototype du CEA.
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.
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
Introduction Au Contr Le Des Mini Drones De La Conception La Mise En Uvre Mod Lisation Identification Et Synth Se Des Lois De Commande written by Joël Bordeneuve-Guibé and has been published by Editions Ellipses this book supported file pdf, txt, epub, kindle and other format this book has been release on 2020-09-22 with Science categories.
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.