Commande non linéaire robuste par forwarding d'un quadrirotor étude et application

Abstract

Les drones, spécialement les quadrirotors, jouent un rôle de plus en plus important dans beaucoup de domaines. Ils constituent la plateforme de recherche la plus utilisée. Ces robots aériens représentent actuellement la solution la plus performante pour réaliser le vol stationnaire et le vol d’avancement. Cette thèse traite le problème de la commande d’orientation et de position, en tenant compte des différents phénomènes qui peuvent influencer la dynamique du quadcopter. La difficulté dans le pilotage de ce genre de véhicules est d’assurer de bonnes performances de suivi de trajectoires, tout en garantissant un rejet de perturbation. En premier lieu, nous avons développé des correcteurs basés sur des techniques linéaires et non linéaires qui sont la commande hybride PID_Backstepping, la commande loopshaping et la technique de commande forwarding. En deuxième lieu, nous avons testé ces différentes techniques en simulation sur Matlab-Simulink et nous avons appliqué la commande PID sur le quadrirotor de laboratoire en orientation. L’analyse de la stabilité des deux contrôleurs non linéaires proposés, la commande forwarding et la commande combinée PID_backstepping, est basée sur la théorie de Lyapunov. Les résultats de simulation montrent l’efficacité de ces commandes en poursuite de la trajectoire désirée, et en rejet de perturbations externes et internes. La commande loopshaping est utilisée sur le contrôleur PID. Cette technique nous permet d’adopter un compromis entre la compensation du bruit, comme les incertitudes de modélisation, et les perturbations en entrée ou en sortie. L’implémentation en temps réel de la commande en orientation avec un régulateur PID a été effectuée sur un quadrirotor de LISV. Ce quadrirotor est doté d’un contrôleur de vol PIXHAWK muni du logiciel PX4.