Mod Lisation Et Commande D Un Robot Volant Robuste
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Modélisation et commande d'un robot volant robuste
Author: David St-Onge (Auteur de Modélisation et commande d'un robot volant robuste)
language: fr
Publisher:
Release Date: 2011
Les Tryphons, tout comme leurs prédécesseurs du projet [ VOILES - SAILS ], sont des aérostats intérieurs de forme cubique, autonomes ou pilotés. Ils sont tous équipés d'un micro-ordinateur de bord, de différents capteurs et d'une interface de communication sans fil. D'un point de vue mécanique, la géométrie unique et le domaine d'application original des Tryphons en font un sujet de recherche nouveau pour l'étude de la dynamique du vol et de son contrôle. Parmi les problèmes concernés par cette étude, l'emphase a été portée sur la fiabilité des circuits, câbles et connecteurs, la manipulation et la fixation des batteries pour des vols au-dessus d'une foule, l'équilibrage manuel complexe des moments d'assiette longitudinale et de gîte, la calibration complexe des nombreux paramètres du contrôleur à chaque performance. Dans le cadre de cette maîtrise les objectifs de recherche et le contenu de cette thèse couvrent : 1. Le développement d'un modèle dynamique virtuel des robots permettant de cerner les aspects critiques de la fiabilité et de la robustesse de leurs systèmes. Ce modèle est d'abord développé de manière théorique, en se basant sur la littérature pertinente, principalement du domaine des aérostats extérieurs. Ce modèle, comprenant une approximation des effets aérodynamiques, est optimisé au moyen de tests sur le robot. Grâce au modèle optimisé, différents facteurs, comme le positionnement d'équipement en différents endroits sur la structure et le rapprochement du centre de masse et du centroïde, sont étudiés numériquement. 2. L'analyse de la robustesse électro-mécanique des robots pour des interactions prolongées et répétitives. Cette étude se base principalement sur l'expertise empirique des divers intervenants ayant utilisé ces robots dans les dernières performances publiques. Les éléments critiques du design électro-mécanique sont identifies puis leur conception est revue afin d'en augmenter la robustesse. 3. L'analyse de la méthode de positionnement absolue en salle de spectacle la plus robuste qui conserve un maximum d'autonomie du robot. En se référant à la littérature pertinente, et tout en considérant le temps limité de cette recherche, le système de positionnement complètement embarqué le plus prometteur a été sélectionné et développé. Les résultats de tests sur un partie du système sont présentés. Il est démontré dans cette étude que la robustesse mécanique, dans le contexte de ce projet, est atteinte en concevant des circuits et leur filage solidaires à la structure et des supports de batteries sur mesure. La robustesse au niveau du contrôle est quant à elle améliorée en permettant aisément à l'usager de passer d'un mode de contrôle à un autre afin de rapidement en ajuster les paramètres et de trouver le mode le mieux adapté à chaque situation. En terme de contrôle une nouvelle approche a permis de positionner les éléments nécessaires à un contrôle complet des six degrés de liberté en navigation à l'estime. Un ensemble de capteurs comprenant un accéléromètre, un magnétomètre 3 axes, un altimètre et une caméra permet d'obtenir suffisamment de données pour accomplir cette tâche.
Advances in Unmanned Aerial Vehicles
Author: Kimon P. Valavanis
language: en
Publisher: Springer Science & Business Media
Release Date: 2008-02-26
The past decade has seen tremendous interest in the production and refinement of unmanned aerial vehicles, both fixed-wing, such as airplanes and rotary-wing, such as helicopters and vertical takeoff and landing vehicles. This book provides a diversified survey of research and development on small and miniature unmanned aerial vehicles of both fixed and rotary wing designs. From historical background to proposed new applications, this is the most comprehensive reference yet.
Quad Rotorcraft Control
Author: Luis Rodolfo García Carrillo
language: en
Publisher: Springer Science & Business Media
Release Date: 2012-08-12
Quad Rotorcraft Control develops original control methods for the navigation and hovering flight of an autonomous mini-quad-rotor robotic helicopter. These methods use an imaging system and a combination of inertial and altitude sensors to localize and guide the movement of the unmanned aerial vehicle relative to its immediate environment. The history, classification and applications of UAVs are introduced, followed by a description of modelling techniques for quad-rotors and the experimental platform itself. A control strategy for the improvement of attitude stabilization in quad-rotors is then proposed and tested in real-time experiments. The strategy, based on the use low-cost components and with experimentally-established robustness, avoids drift in the UAV’s angular position by the addition of an internal control loop to each electronic speed controller ensuring that, during hovering flight, all four motors turn at almost the same speed. The quad-rotor’s Euler angles being very close to the origin, other sensors like GPS or image-sensing equipment can be incorporated to perform autonomous positioning or trajectory-tracking tasks. Two vision-based strategies, each designed to deal with a specific kind of mission, are introduced and separately tested. The first stabilizes the quad-rotor over a landing pad on the ground; it extracts the 3-dimensional position using homography estimation and derives translational velocity by optical flow calculation. The second combines colour-extraction and line-detection algorithms to control the quad-rotor’s 3-dimensional position and achieves forward velocity regulation during a road-following task. In order to estimate the translational-dynamical characteristics of the quad-rotor (relative position and translational velocity) as they evolve within a building or other unstructured, GPS-deprived environment, imaging, inertial and altitude sensors are combined in a state observer. The text give the reader a current view of the problems encountered in UAV control, specifically those relating to quad-rotor flying machines and it will interest researchers and graduate students working in that field. The vision-based control strategies presented help the reader to a better understanding of how an imaging system can be used to obtain the information required for performance of the hovering and navigation tasks ubiquitous in rotored UAV operation.