Commande d’un manipulateur aérien avec l’approche de décomposition virtuelle

Mechichi, Sarah (2022). Commande d’un manipulateur aérien avec l’approche de décomposition virtuelle. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le but de ce mémoire est de commander un manipulateur aérien par l’approche de contrôle par décomposition virtuelle (CDV). Le système étudié se composera d’un drone de châssis S500 et d’un manipulateur sériel à 2 degrés de liberté. Dans un premier temps, les modèles cinématique et dynamique du système seront élaborés. Dans un second temps, une commande d’altitude et d’orientation sera développée. Trois cas de commande seront présentés. Le premier consiste à appliquer les lois de commande classique de la méthode CDV. Les deux autres cas consistent à robustifier le cas précédent en employant les fonctions signe et tangente hyperbolique. Pour obtenir les différents paramètres physiques du système, un assemblage du système aérien sera réalisé sous SolidWorks. Cet assemblage sera constitué d’un design du drone S500 préexistant et d’un bras sériel conçu grâce au même logiciel pour répondre aux besoins. Pour valider les commandes développées, deux types de simulations seront effectuées. La première sera réalisée sous l’environnement de simulation MATLAB/ Simulink et sera effectuée pour deux scénarios de mouvement. Le Scénario I sera appliqué sur les trois cas de commande pour déterminer le cas permettant d’avoir les meilleures performances du système. Quant au Scénario II, il permettra de simuler les performances du système, en employant le cas de commande précédemment sélectionné, pour des trajectoires polynomiales cubiques. Le deuxième type de simulation sera sous Simscape Multibody consistera à appliquer le Scénario II sur l’assemblage réalisé et importé sous l’environnement mécanique de Matlab dans le but d’observer le mouvement du système de manipulation ainsi que les améliorations qui en découlent.

Titre traduit

Control of an aerial manipulator with the virtual decomposition approach

Résumé traduit

The purpose of this study is to control an aerial manipulator, using the Virtual decomposition control. The studied system will consist of an S500 chassis drone and a serial manipulator with 2 degrees of freedom. First, a kinematic and dynamic model of the machine will be established. Then, an altitude and orientation control will be developed. Three control cases will be presented. The first consists in applying the classic control laws of the VDC method. The other two are to robustify the previous case by using the sign and hyperbolic tangent functions. To get the different physical parameters of the system, an assembly of the aerial system will be carried out using SolidWorks. This assembly will consist of a pre-existing S500 drone design and a serial arm designed using the same software. To validate the developed controls, two types of simulations will be carried out. The first will be under the MATLAB/Simulink simulation environment and will be carried out for two motion scenarios. Scenario one will be applied to the three control cases and will allow the determination of the best control case. Scenario II, on the other hand, will simulate the performance of the optimal case for cubic polynomial trajectories. The second type of simulation will be under Simscape Multibody. It consists on applying the second scenario to the assembly produced and imported under Matlab mechanics in order to observe the movement of the manipulation system and the resulting improvements.

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 avec mémoire en génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 123-125).
Mots-clés libres:	manipulation aérienne, décomposition virtuelle, loi d’adaptation, commande robuste
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Saad, Maarouf
Codirecteur:	Codirecteur Ghommam, Jawhar
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	10 févr. 2023 14:18
Dernière modification:	10 févr. 2023 14:18
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3162

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