Modélisation et conception de commandes robustes pour la stabilisation de véhicules aériens multi-rotor

Modeling and design of robust controls for the stabilization of multi-rotors aerial vehicles

• Auteur / Autrice : Sergio Salazar-Cruz
• Direction : Rogelio Lozano-Leal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Technologies de l'information et des systèmes
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Avions -- Modèles réduits

Rotors (hélicoptères)

Avions -- Stabilité

Fonctions de Liapounov

Transports aériens

Commande non linéaire

Résumé

Le travail de thèse porte d'une manière générale sur la commande d'engins volants ou d'hélicoptères miniatures. Le but est de développer de nouvelles stratégies de commande pour la stabilisation, le vol autonome des systèmes, mais aussi de s'intéresser à leur implémentation sur des prototypes réels. Dans un premier temps, on présente les plateformes expérimentales en temps réel avec un ordinateur et aussi en utilisant de l'électronique embarqué. On développe une mini centrale inertielle, composée de accéléromètres et de gyromètres, pour obtenir la orientation et la vitesse angulaire de l'hélicoptère miniature. On traite la problématique du vol autonome des machines volantes capables de faire du vol stationnaire sur différentes plateformes expérimentales : Le PVTOL (Planar Vertical Take-Off and Landing) ; L'hélicoptère à trois rotors pour la commande et la stabilisation ; Un hélicoptère à quatre rotors pour le suivi de trajectoires. On présente aussi une analyse de stabilisation d'une chaîne d'intégrateurs en cascade avec une commande en temps discret utilisant la technique des saturations emboîtées. La première partie concerne la stabilisation de n intégrateurs, puis on traite le système en boucle fermée inclut un retard dans l'entrée, enfin une perturbation non linéaire est ajoutée.

This thesis generally concerns the control of flying machines or miniature helicopters. The goal is to develop new control strategies for the stabilization of mini flying vehicles; we are also interested in their implementation on real prototypes. Initially, we present experimental platforms in real time with a PC computer and also using embedded electronics. We develop a mini IMU, based of accelerometers and gyroscopes, in order to obtain the orientation and the angular velocity of the mini helicopters. We deal with the problems of the autonomous flight of the mini helicopters especially to them ho ver, we developed various experimental platforms : The PVTOL (Planar Vertical Takeoff and Landing) ; The helicopter with three rotors for the control and stabilization ; The helicopter with four rotors for the trajectories tracking. We also present the analysis of stabilization of a chain of integrators in cascade with discretetime control using the technique of saturations. The first part concerns to the stabilization of n integrators, the closed loop system includes a delay in the input and a nonlinear disturbance.