Conception et réalisation d'un Drone Quadri- rotor

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Date

2014

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Université Mouloud Mammeri

Abstract

Depuis une dizaine d’années, les avancées technologiques ont permis la conception et la construction de mini-avions ou hélicoptères avec des capacités toujours plus développées pour réaliser des vols en autonome. Ces appareils sont connus sous le nom de drones. Parmi les applications civiles nous pouvons citer : la surveillance du trafic, des frontières, des barrages, des lignes de haute tension et des grands ouvrages d’art, le sauvetage des personnes en difficulté, la détection de feux de forêts, la retransmission de signaux de communication, etc. La recherche dans le domaine des véhicules aériens autonomes est essentiellement pluridisciplinaire. En effet elle fait intervenir des domaines très variés tels que l’aérodynamique, le traitement du signal et de l’image, la commande automatique, la mécanique, les matériaux et composites, les communications, l’informatique temps réel, l’architecture de microcontrôleurs, l’électronique, la sûreté de fonctionnement, les nanotechnologies, la gestion de l’énergie, la motorisation et même la biologie. Dans ce papier nous nous intéressons en particulier aux véhicules aériens miniatures ou mini-drones capables de réaliser du vol stationnaire, sachant que cette caractéristique est très utile pour des missions de surveillance aérienne. Nous nous intéresserons en particulier au quadrirotor (un mini-drone à quatre hélices) réputé par sa stabilité, et sa manoeuvrabilité. Le travail que nous avons réalisé est structuré en en 6 chapitres : Chapitre I : S’intitule «Etude dynamique de drone » comprend la formulation des équations régissant les différents phénomènes, la simulation et l’établissement d’un schéma préliminaire de contrôleur de vol. Chapitre II : «Processeurs de traitement et de control » qui comprend le choix et la description des microcontrôleurs utilisés ainsi que les outils de programmation nécessaires. Chapitre III : « Les capteurs de navigation aérienne» chapitre pour analyser les caractéristiques des capteurs à employer. 2 Chapitre IV : « Système de propulsion à base de moteurs électriques sans balais » est consacré à la présentation des moteurs utilisés pour le décollage de drone et les calcules nécessaires. Chapitre V : « Communications et interfaces de commande à distance » comprend une étude de des systèmes de commande et de contrôle de drone en comparent entre des méthodes de contrôles manuels avec d’autres a travers des outils matériels et logiciels de commande évoluée. Chapitre VI : « Partie pratique » est consacrée à la réalisation des différents composants et modules qui rentrent dans la fabrication et mise en oeuvre. L’objectif final de ce mémoire étant de réaliser un drone de type quadri-rotor ,si bien que nous avons débuté par une étude théorique de principe de vol de l’appareil puis songer a la manière de réaliser le contrôleur d’un vole autonome (stabilisation automatique ) et les éléments concourants à cette application tel les microcontrôleurs de gestion principale et ceux de control de vitesse suivis de l’étude des détecteurs de navigation aérienne et le choix de ces derniers. Dans l’étape suivante nous avons débutés la construction des moteurs et les éléments indispensables à leurs fonctionnements, tel les contrôleurs de vitesse en veillant à avoir suffisamment de puissance pour faire décoller l’engin. Autre l’étude et la réalisation des moteurs et le contrôleur de vol ; nous avons étudié différents systèmes de communication et de contrôle a distance.tel le codage ppm/ pcm, la communication xbee... Ensuite nous avons montrés la programmation des différents microcontrôleurs suivis de l’élaboration de quelques méthodes de contrôles évoluées via le logiciel labview. Enfin il ne restait que l’étape consistant a effectuer des teste de vol et de comparer les résultats théorique avec les mesures effectuées sur le terrain et des améliorations seront apportés en conséquences. 3 Ce projet a été à la fois très intéressant et très formateur. Nous avons pu concevoir et réaliser un drone, mettant en application nos connaissances acquises durant les années d’études. Nous avons choisi notre matériel selon les fonctionnalités souhaitées tout en prenant en compte le temps de développement, le coût du matériel, les contraintes techniques et la complexité de mise en place. La réalisation de ce drone nous a également donné l’opportunité de travailler sur plusieurs domaines à la fois notamment la programmation, l’électronique, la gestion de l’énergie et la mécanique. Nous avons donc au final pu mener un vrai travail de conception de système, ce qui s’apparente à un vrai travail d’ingénieur. De manière générale ce projet nous a ouvert l’esprit à toutes ses perspectives, notamment professionnelles.

Description

134 f. : ill. ; 30 cm. (+ CD-Rom)

Keywords

Drone quadri-rotor, Mini-avions, hélicoptères, Traitement du signal et de l’image, Commande automatique

Citation

Electronique