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Modélisation non linéaire et contrôle linéaire par retour entrée-sortie linéarisant d'un drone sous-marin quadri hélices à poussée vectorielle

Boëly, Nicolas (2010). Modélisation non linéaire et contrôle linéaire par retour entrée-sortie linéarisant d'un drone sous-marin quadri hélices à poussée vectorielle. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le sujet de ce mémoire porte sur la recherche de la modélisation des drones sous-marins qui concernent les interactions hydrodynamiques, les forces de pesanteur et d’Archimède ainsi que les forces de propulsion.

La précision du comportement d’un drone sous-marin en simulation numérique dépend de son degré de modélisation. Ce mémoire fonde une modélisation non linéaire (six degrés de liberté) de l’engin afin de conserver les interactions entre les modes longitudinaux et les modes latéraux.

Les applications de cette modélisation sont doubles. Premièrement, elle permet de mieux comprendre le comportement et l’attitude des véhicules immergés. La seconde application permet de mieux contrôler le drone dans des buts de furtivité ou d’économie d’énergie.

On présente ici la formulation par étape d’une modélisation non linéaire globale du drone quadri hélices à poussée vectorielle, en expliquant les relations étroites entre les choix architecturaux et les impacts de modélisation.

Des correcteurs Proportionnel Intégral Dérivé sont implémentés à l’aide d’un retour entrée/sortie linéarisant afin de tester la maniabilité et les capacités du drone en espace restreint.

Une étude de robustesse aux bruits de mesure et les contrôles internes de chaque actionneur et chaque moteur permettent de déterminer les limites de cette étude et les recommandations des travaux futurs.

Résumé traduit

The subject of this project shows the research in the modeling of unmanned underwater vehicles more precisely on the hydrodynamic interactions, gravity and buoyancy effects and propulsion forces.

The accuracy of the unmanned underwater vehicle simulation is directly linked to its modeling accuracy. This project establishes a nonlinear six degrees of freedom model with the aim to keep the interactions between longitudinal and lateral dynamics modes.

There are two applications of this nonlinear modeling. The first application of a nonlinear model allows to better understand and analyze the dynamics of immersed vehicles. The second application allows to control it better in order to get it stealthier or to consume a minimal amount of energy.

We present here the formulation, step by step, of a global nonlinear model of the thrustvectored vehicle, explaining the interactions between the design and the modeling of the four-propeller vehicle.

Proportional Integral Derivative regulators are implemented with an input-output feedback linearization to observe unmanned underwater vehicle capacities.

A study of white noise robustness and actuators and motors inner-loop controls defines the limits of this thesis and the future research areas of this project.

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". Bibliogr : f. [145]-148.
Mots-clés libres: Submersibles Simulation par ordinateur. Submersibles Hydrodynamique. Propulsion sous-marine. drone sous-marin, modélisation non linéaire, quadri hélices, poussée vectorielle, retour entrée-sortie linéarisant
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 18 nov. 2010 16:43
Dernière modification: 18 janv. 2017 21:16
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/298

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