Commandes Non Linéaires d’un Véhicule Aérien

Abstract

Les quadrotors sont des systèmes non linéaires décrit dans l’espace par 6 DDL sous actionnés, qu’on peut commander à l’aide de quatre commandes qui agissent sur ses quatre moteurs, ayant une dynamique complexe Afin de contrôler le quadrotor en position et en orientation, un système de commande doit être mis en place. Ce travail vise à étudier le comportement de quadrotor en utilisant cinq différentes commandes à savoir ; le PID, la linéarisation entrée/sortie, le mode glissant d’ordre 1, le mode glissant d’ordre 2 (supertwisting) et la commande floue-supertwisting. Afin de déterminer la meilleure commande qui contrôle la trajectoire du quadrotor parmi les cinq commandes étudiées, on a opté à l’étude des erreurs commises entre la sortie et l’entrée (ISE) ainsi que l’énergie consommées par ces commandes. La meilleure commande qui consomme peu d’énergie est la commande linéarisation entrée/sortie. La meilleure commande qui assure un bon suivi de la trajectoire désirée est la commande floue-supertwisting.

Abstract : The quadrotors are non-linear systems described in space by 6 DOFs, they are underactuated system, which can be controlled using four controlers which act on four motors, which have complex dynamics in order to control them in position and orientation, a system of control must be put in place. This work aims to study the behavior of quadrotor using five different strategy of controlers namely ; PID, FeedBack linearization, first order sliding mode control, second order sliding mode (supertwisting) and the fuzzy-supertwisting control. In order to determine the best control strategy which controls the trajectory of the quadrotor among the five studied commands, we opted to study the errors made between the output and the input (ISE) as well as the energy consumed by these commands. The best control strategy that consumes little power is the FeedBack linearization. The best strategy of control that ensures the good tracking of desired trajectory is the fuzzy-supertwisting.

ملخص: رُباعية الدوارات هي أنظمة غير خطية لها ست درجات حرية في الفضاء، وهي من الأنظمة المتداخلة التي يصعب التحكم فيها، والتي يمكن التحكم فيها بواسطة أربع متحكمات تعمل على محركاتها الأربعة، ولها ديناميكية معقدة من أجل التحكم في رباعية الدوارات من ناحية الموضع والوجهة، يجب أن يكون هناك نظام تحكم. يهدف هذا العمل إلى دراسة سلوك رباعي الدوار باستخدام خمسة اساليب تحكم مختلفة وهي التحكم عبر متحكم تناسبي تكاملي تفاضلي، تحكم حلقي، تحكم انزلاقي من الدرجة الاولى، تحكم انزلاقي من الدرجة الثانية وتحكم انزلاقي من الدرجة الثانية ضبابي، ومن أجل تحديد أفضل متحكم يتحكم في مسار رباعي الدوار من بين المتحكمات الخمسة المدروسة، اخترنا دراسة الأخطاء التي حدثت بين المداخل والمخارج )تكامل مربع الخطأ( وكذلك الطاقة المستهلكة من طرف هذه المتحكمات. أفضل تحكم يستهلك القليل من الطاقة هو المتحكم الحلقي، اما أفضل تحكم يضمن تتبعًا جيدًا للمسار المطلوب هو المتحكم الانزلاقي من الدرجة الثانية ضبابي.

ا