État de l’art des drones

Table des matières

CHAPITRE 1 INTRODUCTION ET MISE EN CONTEXTE
1.1 Introduction
1.2 Mise en contexte du projet
1.3 Cahier de charge du projet Launch and Forget
1.4 Objectifs du projet et méthodologie
1.5 Les défis et les apports du projet
1.6 Organisation du rapport
CHAPITRE 2 ÉTAT DE L’ART DES DRONES ET DES MÉTHODES DE COMMANDE
2.1 Introduction
2.2 État de l’art des drones
2.2.1 Les catégories des drones
2.2.2 Les drones à voilure tournante
2.2.2.1 Les hélicoptères classiques
2.2.2.2 Les rotors coaxiaux
2.2.2.3 Les rotors coaxiaux carénés
2.2.2.4 Les rotors multiples
2.3 État de l’art des différentes stratégies de commande des drones
2.3.1 Approches linéaires
2.3.1.1 La commande par PID
2.3.1.2 La commande par placement de pôles
2.3.1.3 La commande linéaire quadratique
2.3.1.4 La commande prédictive
2.3.1.5 La commande par séquencement de gains
2.3.2 Approches non linéaires
2.3.2.1 La commande par linéarisation entrée-sortie
2.3.2.2 La commande par backstepping
2.3.2.3 La commande hiérarchique
2.3.2.4 La commande par mode glissant
2.3.2.5 La commande tolérante aux défauts
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3 MODÉLISATION DU SYSTÈME
3.1 Introduction
3.2 Choix des coordonnées
3.2.1 Définition des vecteurs de position, de force et de moment
3.2.2 Représentation de l’orientation et matrice de rotation
3.2.3 Vitesses angulaires
3.2.4 Matrice de propagation des angles d’Euler
3.3 Équations dynamiques génériques du mouvement
3.4 Les principaux moments et forces
3.4.1 Force de portance
3.4.2 Moment de trainée
3.4.3 Précession gyroscopique
3.4.4 Force de gravité
3.4.5 Autres forces et moments non modélisés
3.5 Modèle du quadrotor
3.6 Relation forces/moment et vitesse de moteurs
3.7 Modèle dynamique du moteur
3.8 Conclusion
CHAPITRE 4 COMMANDE OPTIMALE
4.1 Introduction
4.2 Critères d’optimalité de la commande optimale
4.2.1 Principe d’optimalité de Bellman
4.2.2 Principe de minimum de Pontriagine
4.2.3 Commande bang-bang
4.3 Commande linéaire quadratique
4.3.1 Contrôleur linéaire quadratique à horizon fini
4.3.2 Contrôleur linéaire quadratique à horizon infini
4.3.3 Minimisation de l’énergie du contrôle
4.3.4 Minimisation de l’erreur du vecteur d’état
4.3.5 Minimisation de l’erreur en régime permanent du vecteur d’état
4.4 Régulateur linéaire quadratique
4.5 Robustesse de la commande linéaire quadratique
4.5.1 Différence de retour
4.5.2 Marges de stabilité et robustesse structurelle généralisées des régulateurs
LQR multivariables
4.5.3 Choix des pondérations
4.6 Conclusion
CHAPITRE 5 APPLICATION DE LA COMMANDE LINÉAIRE QUADRATIQUE
5.1 Introduction
5.2 Le problème de régulation d’état
5.3 Définition du vecteur d’état
5.4 Linéarisation du modèle dynamique
5.4.1 Recherche d’un point d’équilibre
5.4.2 Application du modèle dynamique linéarisé autour du point d’équilibre
5.5 Conclusion
CHAPITRE 6 INTÉGRATION DU CRITÈRE DE LA MINIMISATION D’ÉNERGIE DANS LA COMMANDE LINÉAIRE QUADRATIQUE
6.1 Introduction
6.2 Stratégie de minimisation de l’énergie
6.3 Modélisation de la nouvelle commande linéaire adaptée
6.4 Compromis performance/durée de vie
6.5 Stabilité au sens de Lyapunov de la commande adaptée
6.6 Conclusion
CHAPITRE 7 VALIDATION ET TEST DU CONTRÔLEUR LINÉAIRE QUADRATIQUE
7.1 Introduction
7.2 Simulation du modèle non linéaire de la dynamique du quadrotor
7.2.1 Le bloc dynamique
7.2.2 Bloc du contrôleur lineaire quadratique
7.2.3 Bloc moteur BLDC
7.2.4 Bloc des capteurs
7.3 Simulation du contrôleur quadratique classique
7.3.1 Vol stationnaire
7.3.2 Variation d’altitude
7.3.3 Variation linéaire
7.3.4 Variation hélicoïdale
7.4 Simulation de la nouvelle commande quadratique adaptée
7.4.1 Bloc du calcul de puissance
7.4.2 Bloc de calcul
7.4.3 Le nouveau bloc du control LQR adapté
7.5 Comparaison du backstepping et la commande optimale LQ
7.5.1 Contrôleur backstepping
7.5.2 Modèle Simulink du contrôleur Backstepping
7.5.3 Comparaison
7.5.3.1 Vol stationnaire
7.5.3.2 Variation d’altitude
7.5.3.3 Mouvement hélicoïdal
7.6 L’apport de la nouvelle commande linéaire quadratique adaptée
7.7 Analyse des résultats et apport de la nouvelle LQR adaptée dans la consommation de l’énergie
7.8 Conclusion
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE