Post on 04-Apr-2015
Deux systèmes de coordonnées : : le repère fixe dans l’espace : le repère attaché au corps
MODELE DYNAMIQUE
Eb b b bx y z
E f f f fx y z
: angle de roulis
: angle de tangage
: angle de lacet
,
,
: 1
( )
:
f b
b T f b bA T
A T
p Rv
P v R g F vm
R fn q
R RA
J J
cos 2 cos 2 cos 2 sin 2 sin 2 sin 2
sin 2 cos 2 cos 2 cos 2 sin 2 sin 2
cos 2 sin 2 cos 2 sin 2 cos 2 sin 2
cos 2 cos 2 sin 2 sin 2 sin 2 cos 2
q
2 22 3 1 2 0 3 0 2 1 3
2 21 2 0 3 1 3 2 3 0 1
2 21 3 0 2 0 1 2 3 1 2
1 2 2 2
2 1 2 2
2 2 1 2
q q q q q q q q q q
R q q q q q q q q q q
q q q q q q q q q q
0 0 1 2 3
T Tq q q q q q q
Les équations de mouvement de l’avion:
Vol horizontal (en mode avion)
x
yz
c
clml
el
1T1Q
2Q
2T
bcP
bcT
beP
beT
a
a
e
r
r
bE
brT
brP
brP
brTb
aT
baP
al
x
airV
,
1 2
,
2 1 2 1
2 2
0 0
( ) 2
0 ( )
2 2
b b bA T A T
TbT
Tb
A
A T A T
T
T m
T
e eA
b b b b b b be c a r r e c
b b b ba e c ra c
F F F
F T T
F
l
l l
Q Q T T
T T T T P P P
P P Pl Pl
fEy
x
z
A: aérodynamiqueT: moteure: élevona: aileronc: canardr: rudder
Vol vertical (en mode hélicoptère)
2Q2T
xy
z
1Q1T
a
a
err
sl
seP
srP
srP s
aP
bE
,
1 2
,
2 1 2 1
0 0
0 2
0 ( )
2 2
b b bA T A T
TbT
TbA
A T
s sr e
s s
m
s ss
a
A T
T
T
T
A e ra
F F F
l
l l
F T T
F
Q Q T
P P
P P P
T
l
fE
z
xy
2
21
2
2;slip helic
se slip e slip
sli e
e
p e
P v
Tv A
C
R
C
C
A
S
2 21 1 2 2 1 2 1 2; ;T bs T bs s s T T T
is : la vitesse de rotation de chaque moteur
A: aérodynamiqueT: moteure: élevona: aileronc: canardr: rudderslip: slipstream
Théorème de Bernoulli:
DecollageVertical
Vol Horizontal
AtterrissageVertical
TransitionTransition
Volstationnaire
Volstationnaire
Chemin du vol longitudinal
bx
Zb eP
eT airV V
e
fx
fz
cos sin
sin cos
cos sin
sin cos
arcsin z
be
be
bc
bc
V
V
P
T
P
T
e e
e e
c c
c c
P TP T
P TP T
2/
/ // / /
/ // /
1
2
( );
Pa free aile
P P Pfree aile free aile free aile
P P Pfree aile aile free aile
Pe e
V S C
C C C
C fn C C
eP
2/
/ // / /
/ // /
1
2
( );
Pc free canard
P P Pfree canard free canard free canard
P P Pfree canard canar
Pc cd free canard
V S C
C C C
C fn C C
cP
2/
/ /0/ / /
//
1
2
( )
Ta free aile
T T Tfree aile free aile free aile
T Tfree aile aile
T V S C
C C C
C fn
e
2/
/ /0/ / /
//
1
2
( )
Tc free canard
T T Tfree canard free canard free canard
T Tfree canard canard
T V S C
C C C
C fn
c
c
free: freestreamfn(): fonction nonlinéaire dépendant à alpha et le profil des ailes (voir la figure)
/PfreeC
/TfreeC
Loi de commande Loi de commande de l’altitude
1 2 bx
b b b b bx x d x i x d xF
dF T T sat mg k e k e k e
dt
;b T f b Tfe R e g R g
Loi de commande de l’attitude
0 2yy M y ys e y es
e sat siP ql gn q
0
0
01
3
Td d
e d
d d d
q q qq q q
qq I q q
Une trajectoire, basé sur le profil trapézoïdal de vitesse:
Contrôleur de vol vertical
Décélération
Accélération
Contrôleur de vol horizontal
Contrôleur de décollage
Trans. flag = 0
Contrôleur de transition
θ < 10°
Trans. flag = 0
Contrôleur de transition
θ > 80°
flag = 0
Contrôleur d’atterrissage
flag = 1
NON
NON
OUI
OUI
OUI
OUI
OUI
OUI
OUI
OUI
OUI
OUINON
NON
NON
NON
NON
NON
NON
NON
NON
NON
OUI
OUI
Intervention de l’opérateur en
cas urgentRadio
Actionneurs(servomoteurs, BLDCs)
Avion Convertible
Estimation d’états
1N
Radio.flag
01
Changement des contrôleurs
c,c cP F
1 2,d ds s
, , ,d d d dc e a r
1 2,s s
, , ,c e a r
,
,
p v
Trans.flag
flag
SYSTÈME DE COMMANDE
STRATEGIE DE COMMANDE
Résultats de simulation
iT0 0,v p
1,inv p
iQ
1 2
2 1 2 1
0 0
0 ( )
( ) 2
2
2 2
0
0 0
2
( )
TbT
T
T
Tb
A
T
A
Tb
m
e e
e
A
T
A
b b b b b b be c a r r e c
b b b ba e c r
b b b be c e c
b be
a
c
c
c
l
l l
l
F T T
Q Q T T
F
F
T T T T P P P
P P P P
T T P P
P
l
P
l
l
,
1 2
,
2 1 2 1
0 0
0 2
0 ( )
2 2
0 2
2 2
m
b b b
s sr e
s s sa e r
s s
A T A T
TbT
TbA
A T A T
T
T
T
A
TbA
T
A
r e
s s sa
s s
se rs
a
a
P P
P P
F F F
F T T
F
l
l l
l l
P
P P
P
Q T T
P P
Q
F
l
l
Décollage vertical
Vol stationnaire
Vol stationnaire
Transition à l’horizontale
Transition à la verticale
Vol horizontal
Atterrissage vertical
: Trajectoire de vol
: Orientation des deux rotors d’avant
21
2
( );
Paile aile
P PPaile aile aile
P PPail
Pe e
Pi i
e aile aile
Pi
V S C
C C C
C f C C
C
n
C
eP
21
2
( );
Pcanard canard
P PPcanard canard canard
P PPcanard canard
Pc ccanard
V S C
C C C
C fn C C
cP
0
21
2
( )
Taile aile
T TTaile aile aile
T Taile aile
T V S C
C C C
C fn
e
0
21
2
( )
Tcanard canard
T TTcanard canard canard
T Tcanard canard
T V S C
C C C
C fn
c
PC
TC
ca
a
e
r
r
0eb b
e c clm P P l
PC
Vertical takeoff
Hover mode Hover mode
Transition to horizontal
Transition to vertical
Horizontal flight
Vertical Landing
: Flight Path
: Orientation of the drone(Arrowhead = front of vehicle)
( ) = sat (x)Mk
fEz
x y
2Q
2T1Q
1T
3Q3T
ml
bE
z
x
y
1l
2l
fEz
x y
2Q2T
1Q
1T
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bE
xy
bwP
bwT
salT
salP
sarP
sarT
b se eP P
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srT
srP
wl
elrl
z
0 0
2
T Tb
A
T T
w r rA
b s s b s s b s s b s b bw ar e r r w ar e e w eal al
s s b s b s s s sar e e w r a e ram m ml e el l l
F T T T T T P P P P P P P P
P P P P P P P Pl Pl ll l
Vol horizontal (en mode avion)
x
yz
c
clml
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1T1Q
2Q
2T
bcP
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a
a
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,
2 1 2 1
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( ) 2
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A
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b b b ba e c ra c
F F F
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l l
Q Q T T
T T T T P P P
P P Pl Pl
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x
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A: aérodynamiqueT: moteure: élevona: aileronc: canardr: rudder
Vol vertical (en mode hélicoptère)
2Q2T
xy
z
1Q1T
a
a
err
sl
seP
srP
srP s
aP
bE
,
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2 1 2 1
0 0
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TbT
TbA
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s sr e
s s
m
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2
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se slip e slip
sli e
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C
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C
C
A
S
2 21 1 2 2 1 2 1 2; ;T bs T bs s s T T T
is : la vitesse de rotation de chaque moteur
A: aérodynamiqueT: moteure: élevona: aileronc: canardr: rudderslip: slipstream
Théorème de Bernoulli: