Un drone est la correspondance française de « Unmanned Aerial Vehicles » qui désigne des engins volants automatisés ou pilotés à distance pouvant réaliser des opérations où la présence de l’homme serait dangereuse voir impossible. Si le concept n’est pas nouveau, les récents progrès en électronique et modélisme permettent une réalisation plus aisée et moins couteuse. De plus des concours, comme celui organisé par l’ONERA-DGA, montre que l’intérêt porté à de tel véhicule ne peut qu’apporter à l’image de prestige d’un tel projet au sein de l’ENSEM.
Contexte
Le club drone fondé en 2005 a pour but de concevoir et de réaliser une plate-forme volante auto-stable. Le travail effectué jusqu’ici nous permet d’envisager de manière réaliste le développement de ce projet et les différentes taches ont d’ors et déjà été réparties entre les différents membres du club. Deux grandes parties ont été dégagées :
− la partie mécanique pour la structure et la motorisation qui est actuellement en voie d’achèvement.
− la partie électronique permettant la commande et la régulation du système qui est le but de ce projet.
Objectifs
L’objectif final est d’obtenir une plate-forme auto-stable entièrement automatisée. Cependant cet objectif n’est pas réalisable en 6 mois, on va donc envisager dans un premier temps le pilotage à distance du drone par un opérateur. Le but du projet sera donc d’intégrer la structure suivante au drone :
1. Récepteur radio HF de type modélisme
Cet élément permet recevoir les consignes de l’utilisateur.
2. Capteurs
Un gyroscope sera utilisé pour obtenir précisément l’angle de lacet du drone. On peut aussi
envisager l’intégration d’un capteur à ultrason pour connaître l’altitude de l’appareil. Ces
informations permettront la régulation du lacet et de l’altitude.
3. Microcontrôleur
Ce dernier est le cœur du système. En effet il doit permettre l’acquisition des données en
provenance du récepteur HF et des capteurs pour permettre l’analyse des mesures. On devra
donc mettre en place les algorithmes de traitements des informations. Les signaux de sortie
permettront le contrôle de chaque moteur via l’étage de puissance.
4. Etage de puissance
Il convertit la consigne issue du contrôleur en une puissance exploitable par le moteur.
Méthode proposée
Pour mener à bien les objectifs de ce projet, je propose de dégager trois parties qui pourront être réalisées conjointement :
• La partie électronique : Le but de cette partie est de cerner au mieux les besoins du drone en termes d’énergie, de capteurs, de poids….. et de choisir les meilleurs composants possibles pour atteindre les objectifs. Concrètement le choix du moteur étant arrêté, il faut choisir le récepteur, les variateurs, la batterie, les capteurs et le microcontrôleur parmi les offres du marché et les mettre en œuvre.
• La partie automatique : On veut une plateforme auto-stable. Il faut donc réguler le lacet et l’altitude. Il faudra donc dans un premier temps obtenir un modèle du drone. On pourra ensuite passer à la régulation proprement dite.
• La partie programmation : Une fois que le matériel et les lois de commande sont fixés, on a tout ce qui faut pour programmer le microcontrôleur. Il faut donc se renseigner sur le langage de programmation ou encore les protocoles à mettre en œuvre avant de programmer les solutions de la partie automatique.
Avancement du projet
Les étapes préliminaires ont toutes été un peu près achevées. Ainsi, pour la partie électronique, le travail a été de cerner les besoins du drone que ce soit en termes d’énergie qu’en termes de capteurs. On a donc fait le choix des différents composants du drone selon un raisonnement similaire à celui-ci :
− On a fait le choix des moteurs : les tests nous ont révélé telle consommation.
− On choisit alors la batterie et les variateurs adéquats.
− On veut réguler cela : il nous faut donc tels capteurs.
− On choisit enfin le microcontrôleur qui doit interfacer l’ensemble.
Une rapide étude bibliographique a été faite pour comprendre les différents protocoles qui
seront mis en jeu (PPM pour le récepteur et les variateurs, RS232, SPI ou I2C pour les
capteurs).
Pour la partie automatique, l’accent a été mis sur l’obtention d’un modèle. La structure n’étant pas disponible immédiatement, le choix s’est tourné vers un modèle de connaissance. Ce modèle est actuellement en voie d’achèvement. En effet, il reste à caractériser les hélices (coefficient de portance et de trainé) et les moteurs (mesure de R et k) par des expériences connues et facilement réalisable à l’ENSEM. Il faudra également essayer de valider le modèle. Néanmoins, je pense pouvoir commencer la partie commande très rapidement.
Contexte
Le club drone fondé en 2005 a pour but de concevoir et de réaliser une plate-forme volante auto-stable. Le travail effectué jusqu’ici nous permet d’envisager de manière réaliste le développement de ce projet et les différentes taches ont d’ors et déjà été réparties entre les différents membres du club. Deux grandes parties ont été dégagées :
− la partie mécanique pour la structure et la motorisation qui est actuellement en voie d’achèvement.
− la partie électronique permettant la commande et la régulation du système qui est le but de ce projet.
Objectifs
L’objectif final est d’obtenir une plate-forme auto-stable entièrement automatisée. Cependant cet objectif n’est pas réalisable en 6 mois, on va donc envisager dans un premier temps le pilotage à distance du drone par un opérateur. Le but du projet sera donc d’intégrer la structure suivante au drone :
Cet élément permet recevoir les consignes de l’utilisateur.
2. Capteurs
Un gyroscope sera utilisé pour obtenir précisément l’angle de lacet du drone. On peut aussi
envisager l’intégration d’un capteur à ultrason pour connaître l’altitude de l’appareil. Ces
informations permettront la régulation du lacet et de l’altitude.
3. Microcontrôleur
Ce dernier est le cœur du système. En effet il doit permettre l’acquisition des données en
provenance du récepteur HF et des capteurs pour permettre l’analyse des mesures. On devra
donc mettre en place les algorithmes de traitements des informations. Les signaux de sortie
permettront le contrôle de chaque moteur via l’étage de puissance.
4. Etage de puissance
Il convertit la consigne issue du contrôleur en une puissance exploitable par le moteur.
Méthode proposée
Pour mener à bien les objectifs de ce projet, je propose de dégager trois parties qui pourront être réalisées conjointement :
• La partie électronique : Le but de cette partie est de cerner au mieux les besoins du drone en termes d’énergie, de capteurs, de poids….. et de choisir les meilleurs composants possibles pour atteindre les objectifs. Concrètement le choix du moteur étant arrêté, il faut choisir le récepteur, les variateurs, la batterie, les capteurs et le microcontrôleur parmi les offres du marché et les mettre en œuvre.
• La partie automatique : On veut une plateforme auto-stable. Il faut donc réguler le lacet et l’altitude. Il faudra donc dans un premier temps obtenir un modèle du drone. On pourra ensuite passer à la régulation proprement dite.
• La partie programmation : Une fois que le matériel et les lois de commande sont fixés, on a tout ce qui faut pour programmer le microcontrôleur. Il faut donc se renseigner sur le langage de programmation ou encore les protocoles à mettre en œuvre avant de programmer les solutions de la partie automatique.
Avancement du projet
Les étapes préliminaires ont toutes été un peu près achevées. Ainsi, pour la partie électronique, le travail a été de cerner les besoins du drone que ce soit en termes d’énergie qu’en termes de capteurs. On a donc fait le choix des différents composants du drone selon un raisonnement similaire à celui-ci :
− On a fait le choix des moteurs : les tests nous ont révélé telle consommation.
− On choisit alors la batterie et les variateurs adéquats.
− On veut réguler cela : il nous faut donc tels capteurs.
− On choisit enfin le microcontrôleur qui doit interfacer l’ensemble.
Une rapide étude bibliographique a été faite pour comprendre les différents protocoles qui
seront mis en jeu (PPM pour le récepteur et les variateurs, RS232, SPI ou I2C pour les
capteurs).
Pour la partie automatique, l’accent a été mis sur l’obtention d’un modèle. La structure n’étant pas disponible immédiatement, le choix s’est tourné vers un modèle de connaissance. Ce modèle est actuellement en voie d’achèvement. En effet, il reste à caractériser les hélices (coefficient de portance et de trainé) et les moteurs (mesure de R et k) par des expériences connues et facilement réalisable à l’ENSEM. Il faudra également essayer de valider le modèle. Néanmoins, je pense pouvoir commencer la partie commande très rapidement.
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