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Commande à saturation pour le contrôle de la position d'un robot volant de type quadrotor

Boudguiga, Oussama (2016). Commande à saturation pour le contrôle de la position d'un robot volant de type quadrotor. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le quadrotor est un robot volant faisant partie de la famille des multirotors. Il possède plusieurs caractéristiques (une structure de taille réduite, faible poids, agilité, décollage et atterrissage vertical) qui lui offrent plusieurs avantages par rapport à d’autres types de robots volants. Mais malgré tous ses avantages, le quadrotor possède une dynamique fortement non linéaire et pleinement couplée, d’où la nécessité d’une commande robuste et stable. Ce mémoire porte donc sur la modélisation et la commande de robot volant de type quadrotor.

L’objectif principal dans ce mémoire est de concevoir une commande à saturation pour le contrôle de la position d’un robot volant de type quadrotor. Pour atteindre cet objectif, un modèle dynamique du quadrotor selon Euler Lagrange a été développé. Ensuite, une approche de commande basée sur une commande à saturation pour le contrôle de la position et une commande backstepping adaptative pour le contrôle de l’orientation a été développée à partir du modèle dynamique. Sa stabilité a été analysée par la suite en se basant sur le théorème de Lyapunov et le lemme de Barbalat.

L’approche de commande proposée a été testée avec succès en simulation à l’aide du modèle dynamique sur deux scénarios de vol différents, ensuite en ajoutant un bruit blanc dans les données de capteurs des positions.

Titre traduit

Saturation control for controlling the position of a flying robot of quadrotor type

Résumé traduit

The quadrotor is a flying robot. It belongs to the Multirotors family. The quadrotor has several characteristics (mechanical structure of reduced size, reduced weight, agility, vertical takeoff and landing), which gives several advantages over other types of flying robots. However, despite all the advantages, the quadrotor has a dynamic model that is strongly non linear and fully coupled, hence the requirement of a robust and stable control. This thesis is about modeling and controlling flying robots, specifically a quadrotor.

The main objective in this thesis is designing a saturation control for controlling the position of a flying robot of quadrotor type. In order to do this, a dynamic model of the quadrotor based on Euler Lagrange was performed. Then, the design of a control-based approach, a saturation control to the position control and adaptive backstepping control for controlling the orientation was performed using the dynamic model. Its stability was validated using both the Lyapunov theorem and Barbalat lemma.

The proposed control approach has been validated through simulation using the dynamic model on two different flight scenarios, then by adding a white noise in the data sensor locations.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'école de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliographie : pages 111-115.
Mots-clés libres: Hélicoptères quadrirotors. Drones Systèmes de commande Conception et construction. Commande robuste. Hélicoptères quadrirotors Modèles mathématiques. Stabilité au sens de Liapounov. backstepping, robot volant, quadrotor, saturation, Lyapunov, adaptative
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Saad, Maarouf
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 08 mars 2016 15:27
Dernière modification: 08 mars 2016 15:27
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1633

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