Commande d’un système sous-actionné : application à un drone à quatre hélices

par Kadda Zemalache Meguenni

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Hichem Maaref.

Soutenue en 2006

à Evry-Val d'Essonne .

mots clés

• Robotique
• Drones
• Systèmes flous

Résumé

Le drone XSF (X4 Stationary Flyer) est un engin volant de faible dimension capable d’emporter une petite charge utile, notamment une caméra, destiné à effectuer de manière autonome une mission de reconnaissance. Les travaux que nous avons effectués portent sur l'étude de stabilisation avec planification de trajectoire de deux modèles du drone. Le premier est appelé modèle X4 conventionnel, le second est le modèle X4 bidirectionnel (XSF). La particularité du modèle X4 bidirectionnel par rapport au modèle existant est le pivotement des supports qui portent les moteurs 1 et 3. Nous avons cherché à comparer des algorithmes de commande en utilisant une technique nécessitant un modèle du système (technique du Backstepping et la commande par retour d'état statique) et une approche experte s'affranchissant du modèle (Système Inférence Floue Optimisé SIFO). Nous avons ainsi réalisé des commandes pour la poursuite de trajectoires simples telles que le suivi de lignes droites, et complexes (demi cercle, coin,. . . . ) en utilisant les deux techniques. Nous avons étudié la robustesse des deux contrôleurs utilisés en présence de perturbations. Nous avons présenté deux types de perturbations, le cas d'une panne d'un moteur ainsi qu'une rafale de vent.

Titre traduit

Under-actuated system control: application to a four-flyer drone.

Résumé

Drone XSF (X4 Stationary Flyer) is a flying machine of low dimension able to carry a small payload, in particular a camera, intended to carry out in an autonomous way a recognition mission. The work which we carried out concerns the study of stabilization with planning of trajectory of two models of the drone. First model is called X4 conventional; the second is the model X4 bidirectional (XSF). The characteristic of the model X4 bidirectional compared to the existing model is the swivelling of the supports which carry engines 1 and 3. We sought to compare control algorithms by using a technique requiring a model of the system (technical of Backstepping and the Static Feedback Linearization controller SFL) and an expert approach freeing itself from the model (Optimized Fuzzy Inference System OFIS). We thus carried out control for the continuation of simple trajectories such as the follow-up of straight lines, and complex (half circle, corner…) by using the two techniques. We studied the robustness of the two controllers used in the presence of disturbances. We presented two types of disturbances, the case of a breakdown of an engine as well as a gust of wind.