Recherche Avancée

Thèse soutenue

Modélisation et commande d'un mini hélicoptère à quatre rotors

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Auteur / Autrice : Pedro Castillo-García
Direction : Rogelio Lozano-Leal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Technologies de l'information et des systèmes
Date : Soutenance en 2004
Etablissement(s) : Compiègne

Résumé

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Ce travail de thèse porte sur l'obtention de lois de commande non linéaires pour la réalisation de vol stationnaire de manière autonome. Utilisant les propriétés des fonctions de saturation et la théorie de Lyapunov, des lois de commande pour stabiliser deux types de véhicules aériens ont été proposées : l'avion à décollage et atterrissage vertical du type PVTOL (Planar Vertical Take Off and Landing) et l'hélicoptère à quatre rotors. Un modèle mathématique qui tient compte de la dynamique des moteurs pour l'hélicoptère à quatre rotors a été obtenu. Ce modèle permet d'expliquer le fonctionnement de ce type d'hélicoptère, en particulier comment sont générés les forces et les couples qui agissent sur l'appareil. Une loi de commande basée sur la prédiction de l'état est établie afin d'étudier un système hybride (dans le sens que le système est considéré en continu tandis que la loi de commande est discrète). La robustesse de l'algorithme de contrôle vis-à-vis des perturbations dans le retard, dans les paramètres du système et dans la période d'échantillonnage, a été montrée avec une étude de stabilité et a été vérifiée expérimentalement. Une analyse théorique des algorithmes de contrôle proposés et des réalisations expérimentales est faite afin d'illustrer les performances de ces développements. Des plates-formes expérimentales ont été réalisées pour appliquer et tester les lois de commande proposées. Finalement, une étude de différents capteurs couramment utilisés dans les véhicules aériens autonomes a été faite afin de comprendre le fonctionnement des centrales inertielles et d'avancer dans la réalisation d'un navigateur inertiel.