| Titre : | Introduction au contrôle des mini-drones : de la conception à la mise en oeuvre - Modélisation, identification et synthèse des lois de commande |
| Auteurs : | Joël Bordeneuve Guibé, Auteur ; Yves Brière, Auteur ; Thierry Miquel, Auteur ; Jean-Philippe Condomines, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Paris : Ellipses, 2020 |
| Collection : | Formations & techniques, ISSN 2554-3024 |
| ISBN/ISSN/EAN : | 978-2-340-04039-7 |
| Format : | 1 vol. (230 p.) / couv. ill. en coul / 24 cm |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
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. |
| Sommaire : |
Table des matières Avant-propos iii Notations v 1 La robotique aérienne : un petit tour d’horizon 1 1.1 Introduction ......... 1 1.2 Une brève histoire des drones ..... 2 1.3 L’essor des drones dans le secteur civil. 3 1.4 Les plateformes expérimentales .... 4 1.5 Les projets dits « open-source » .. 5 1.6 Les architectures d’estimation et de contrôle .. 7 2 Outils mathématiques 9 2.1 Introduction 9 2.2 Transformée de Laplace 10 2.2.1 Définition10 2.2.2 Propriétés 12 2.2.3 Inversion16 2.3 Systèmes non-linéaires17 2.3.1 Forme de Brunovsky17 2.3.2 Équations différentielles non-linéaires . 19 2.3.3 Points d’équilibre, linéarisation .21 2.4 Systèmes linéaires et invariants 24 2.4.1 Représentation d’état 24 2.4.2 Intégration de l’équation d’état 27 2.4.3 Calcul de la matrice résolvante 27 2.4.4 Calcul de l’exponentielle d’une matrice 28 2.4.5 Fonction de transfert .32 2.4.6 Zéros de transmission34 2.4.7 Commandabilité et observabilité, principe de dualité . 36 2.5 Notions sur la réalisation des systèmes linéaires 38 2.5.1 Forme compagne de commande 38 2.5.2 Réalisation minimale, dimension d’un système 42 2.5.3 Méthode de Gilbert, réalisation sous forme modale . . 45 2.5.4 Schéma bloc de la forme modale et minimalité. 48 2.6 Introduction à la mécanique analytique 50 2.6.1 Théorèmes de la quantité de mouvement et du moment cinétique . 50 2.6.2 Relations cinématiques 50 2.6.3 Équations de Newton-Euler 52 2.6.4 Équations de Euler-Lagrange 53 2.6.5 Équations canoniques de Hamilton . 54 2.7 Illustration : étude d’un bras simple de robot 55 2.7.1 Équations de Euler-Lagrange . 55 2.7.2 Équations canoniques de Hamilton 57 2.7.3 Équations de la Mécanique classique 57 3 Application à la modélisation d’un mini-drone 59 3.1 Introduction 59 3.2 Relations cinématiques spécifiques aux mini-drones . . 59 3.2.1 Repère inertiel et repère local lié au mini-drone. 59 3.2.2 Description de l’orientation du mini-drone 61 3.2.3 Quaternions 62 3.3 Obtention des équations du mouvement 65 3.3.1 Formalisme de Euler-Lagrange . 65 3.3.2 Formalisme de Newton-Euler 68 3.3.3 Équivalence entres les deux formalismes69 3.3.4 Prise en compte du vent70 3.4 Forces généralisées : cas d’un drone avion . . . 71 3.4.1 Commandes du drone avion . 71 3.4.2 Trièdres avion et trièdre aérodynamique . 72 3.4.3 Forces et moments74 3.4.4 Dynamique de translation dans le trièdre aérodynamique . . . . . 76 3.4.5 Vol à l’équilibre - trim 77 3.4.6 Découplage des équations du mouvement78 3.5 Forces généralisées : cas d’un quadrirotor . 80 3.5.1 Commandes du quadrirotor 80 3.5.2 Forces et moments 80 3.6 Modélisation des moteurs brushless-DC 85 4 Outils d’analyse d’un pilote automatique 87 4.1 Introduction87 4.2 Analyse temporelle 88 4.2.1 Système du premier ordre89 4.2.2 Système du second ordre 90 4.3 Analyse fréquentielle 90 4.3.1 Introduction 90 4.3.2 Lieu de Nyquist 91 4.3.3 Lieu de Bode92 4.3.4 Le lieu de Black-Nichols92 4.4 Stabilité des systèmes linéaires et invariants dans le temps (LTI) 92 4.4.1 Stabilité BIBO 93 4.4.2 Critère de Routh-Hurwitz95 4.4.3 Stabilité interne 96 4.5 Analyse de la stabilité des systèmes bouclés 97 4.5.1 Intérêt du bouclage 97 4.5.2 Critère de Nyquist 99 4.5.3 Critère du revers 100 4.5.4 Marges de stabilité 101 4.5.5 Lieu des racines (lieu d’Evans) 103 5 Outils de conception d’un pilote automatique 111 5.1 Notions de loi de pilotage et de guidage 111 5.1.1 Notion de pôles dominants 111 5.1.2 Réduction de modèle 112 5.1.3 Liens entre réponse transitoire et pôles dominants 114 5.1.4 Critère ITAE 117 5.2 Correcteur PID 118 5.2.1 Présentation . 118 5.2.2 Analyse qualitative. 7.5.2 Optique purement déterministe : les observateurs201 7.5.3 Le contexte stochastique : quelques définitions . 203 7.5.4 Le filtre de Kalman linéaire 207 7.5.5 Exemple illustratif 214 7.5.6 Pour aller plus loin : quelques critères d’optimisation 217 Bibliographie 223 Index 227 |
Disponibilité (3)
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| INF/789 | Livre | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
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