Commande intelligente adaptative de drones miniatures à voilure tournante

Abstract

Les drones miniatures à voilure tournante (UAVs) offrent une opportunité unique pour la transition des contrôleurs non linéaires de la théorie à la pratique. Les drones miniatures offrent également plusieurs avantages par rapport à leurs homologues avec pilotes, notamment une extrême persistance, une maniabilité, un poids réduit et une taille ré- duite. En outre, plusieurs missions telles que la surveillance, l’exploration, la recherche, la photographie, et le transport de charges sont mieux accomplies par les UAV. La génération de trajectoires optimales avec un minimum d’énergie est une technique clé pour les drones miniatures à voilure tournante, car elle assure une plus grande endurance. Les systèmes de commande adaptative floue offrent des performances améliorées et une robustesse accrue vis-à-vis les incertitudes et les perturbations grâce à leur capacité d’ajuster les paramètres de la commande en fonction des mesures en ligne. Des recherches approfondies dans le domaine de la théorie de la commande adaptative floue ont permis la conception, l’analyse et la synthèse des systèmes adaptatifs flous stables. Cette thèse aborde certains défis liés à la limitation de l’énergie embarquée pour les UAVs précisément le Quadrotor et à l’application de la commande adaptative floue à ces véhicules. Un modèle énergétique a été introduit et validé par simulation pour montrer la possibilité d’économiser de l’énergie. Le problème de l’optimisation énergétique est transformé en un problème de commande optimale; en utilisant des outils numériques, ce problème a été résolu afin de calculer les entrées de commande et les trajectoires optimales en termes d’énergie. Des architectures de commande adaptative floue sont développées pour surmonter le problème de suivi de trajectoire du Quadrotor, et atténuer les perturbations externes. La première approche est une commande adaptative floue directe développée à base d’un observateur d’état pour le suivi de trajectoire du Quadrotor. Le second schéma de commande est un contrôleur adaptatif flou robuste basé sur un observateur de perturbation. L’analyse de stabilité des approches de commande pro- posées est effectuée en utilisant la théorie de Lyapunov. Les approches de commande proposées sont validées numériquement à l’aide d’une série de simulation afin de mettre en évidence leurs performances.