Application de la commande B à un quadricoptère

Résumé

L’amélioration constante de la vitesse de calcul de l’électronique et la précision accrue des senseurs permettent de mettre en oeuvre des algorithmes de commande beaucoup plus performants. La commande B brevetée par le professeur Bensoussan met à profit ces avancées pour allier une réponse temporelle plus rapide et plus précise tout en maintenant des objectifs de stabilité et de robustesse. Elle a prouvé son efficacité par des simulations relatives à la commande du bras de lecture d’un disque dur puis, expérimentalement, sur un système instable : une expérience en lévitation magnétique. Ces deux applications ont abouti à d’excellents résultats dans les domaines temporel et fréquentiel. Pour confirmer le potentiel de cet algorithme, la prochaine étape est de le développer pour un système multi-variable. Le quadricoptère apparaît comme un candidat idéal pour tester la faisabilité de la commande B sur un système plus complexe. Un quadricoptère est un hélicoptère multirotors muni de quatre bras, chacun d’eux pourvu d’un moteur et d’une hélice à son extrémité. Ce type de drone évolue dans un espace en 3 dimensions à partir de la commande de ses quatre moteurs. Cette multiplicité des entrées sorties rend le système difficile à commander, car celles-ci s’influencent entre elles. De plus, en vol, le quadricoptère est soumis à de nombreuses perturbations extérieures telles que le vent. Pour parvenir à absorber ces nombreuses interférences, il est nécessaire d’avoir une commande robuste et il est proposé de comparer la commande B aux autres méthodes de commande. Cette thèse formule les fondements théoriques de la commande B appliquée à des systèmes multivariables. Par ailleurs, les travaux de simulation ont capturé la capacité de la commande B à découpler efficacement les entrées et les sorties sur un système 2×2. Les nombreux résultats de simulation ont également permis d’apprécier les bonnes performances temporelles, fréquentielles et énergétiques de la commande B relativement à d’autres commandes de référence tel que : H2 ; H∞ ; μ-synthèse ; PID ainsi qu’aux méthodes de stabilisation non linéaire backstepping et hiérarchique. La partie pratique applique diverses commandes dont la commande B à un drone réel. Des tests de vols stationnaires ont permis de constater une amélioration des déplacements le long des axes horizontaux ainsi qu’une minimisation de l’amplitude des signaux de commande relativement à une commande classique de type PID conçue par le manufacturier. Les limitations de la maquette de drone utilisée pour les tests pratiques sont évoquées et des suggestions d’améliorations sont proposées.

Date	14 août 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	David Bensoussan (Directeur(-trice)) & René Jr. Landry (Codirecteur(-trice))