Quad Copter

L’Ecole Nationale Supérieur

D’Electricité et Mécanique

Casablanca

Quad-copter

Réaliser par : KOUSTA Ahmed

KHARRAB Brahim

ZERROUKI Anas

2013/2014

Quadcopter

2 Ecole Nationale Supérieur d’Electricité et Mécanique Casablanca 2013 /2014

Contenu Remerciements .............................................................................................................................................3

Introduction ...................................................................................................................................................4

I. Planification du projet : ............................................................................................................................4

II. Partie mécanique .....................................................................................................................................5

1. Conception mécanique du système .....................................................................................................5

2. Etude de mouvement ..........................................................................................................................6

Système électrique ..........................................................................................................................................7

III. Asservissement et correction du drone ...............................................................................................9

IV. Partie intelligente .............................................................................................................................. 10

1. Software ............................................................................................................................................ 10

2. Structure de système ........................................................................................................................ 10

3. Structure détaillée du programme : ................................................................................................. 11

4. Acquisition de données : ................................................................................................................... 11

V. Interface de commande ........................................................................................................................ 12

1. Commande avec manette ................................................................................................................. 12

2. Commande par ordinateur : ............................................................................................................. 13

Conclusion ................................................................................................................................................... 14

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Remerciements

Avant d’entamer notre rapport, nous adressons notre sincère

remerciement à tous les enseignants pour leur conseil et collaboration

durant toute la période du projet.

Nous remercions également tous ceux qui ont participé de près ou de

loin dans la réalisation de ce modeste travail.

Enfin, nous formulons notre haute considération et notre gratitude à

la direction de L’ENSEM.

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Introduction

La mécatronique allie l'utilisation simultanée et en étroite

symbiose des techniques du génie mécanique, de l'électronique,

de l'automatisme et de la micro-informatique pour envisager de

nouvelles façons de concevoir et de produire, créer de nouveaux

produits plus performants et de nouvelles machines.

C’est pour cela On a choisi comme projet un drone

Quadcopter qui traite les disciplines de la mécatronique.

L’importance de ce projet c’est savoir :

commander des moteur Bruchless.

Asservissement de position (correcteur PID).

Stabilisation du drone.

Traitement d’image.

Utiliser la communication sans fil.

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I. Planification du projet :

Notre projet s’organise selon les différentes phases suivantes :

II. Partie mécanique

1. Conception mécanique du système Voici les dessins techniques des différentes pièces dont notre système se compose :

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2. Etude de mouvement

Les principes de déplacement du drone

Principe de déplacement en avant Principe de rotation

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Système électrique 1. Moteur Brushless

Un moteur sans balais, ou « moteur brushless »,

ou machine synchrone autopilotée à aimants

permanents, est une machine électrique de la catégorie

des machines synchrones, dont le rotor est constitué

d'un ou de plusieurs aimants permanents et pourvu

d'origine d'un capteur de position rotorique

Les kv vous indiquent le nombre de tours/min par volt. A vide, un moteur de 5 800 kv sera

donc capable de tourner à 5 800 trs/min pour 1 volt, soit 42 920 tours avec les 7,4 volts d'un accu

LiPo. Donc plus le nombre de kv est grand, plus le moteur ira vite.

Le couple, lui, est donné par le nombre de tours (T). Plus T est grand, plus le couple sera

important. Malheureusement, la fabrication des moteurs brushless implique que la vitesse sera

également diminuée. Il n'y a donc pas de miracle, et les kv sont étroitement liés à T.

Donc, pour résumer, un fort kv sera lié à un petit nombre T, et le moteur sera fait pour la

vitesse de pointe. Un faible kv sera lié à un grand nombre T et le moteur sera fait pour arracher

le sol à l'accélération.

2. Gyromètre

Un gyromètre est un instrument qui mesure une vitesse angulaire. Il est utilisé

principalement dans les avions, les bateaux, les sous-marins pour déterminer

sa vitesse et sa position.

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3. Arduino

Arduino est un circuit imprimé en matériel libre (dont les

plans de la carte elle-même sont publiés en licence

libre mais dont certains composants sur la carte, comme

le microcontrôleur par exemple, ne sont pas en licence

libre) sur lequel se trouve un microcontrôleur qui peut

être programmé pour analyser et produire des signaux

électriques, de manière à effectuer des tâches très

diverses comme la domotique (le contrôle des appareils

domestiques - éclairage, chauffage…), le pilotage

d'un robot, etc.

4. Radio Télémétrie

Ce module permet de transmettre les données avec un canal

sans fil à savoir la radio avec une fréquence 915 Mhz

5. Batterie

On a utilisé une batterie de type Lipo 4000mAh

6. ESC Caractéristiques

• Gère des fréquences d'actualisation rapides • Les ESC fonctionnent à une fréquence d'actualisation de plus de 450 Hz • Le microprogramme de l'ESC est optimisé pour les quadri/multi coptères • Excellente fiabilité

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III. Asservissement et correction du drone

La stabilité est indispensable pour le vol du drone (on boucle ouverte), pour cela nous avons

besoin d’asservir le quadcopter en position

Pour bien assurée la stabilité en boucle fermée en utilise un correcteur PID parallèle pour

diminuer l’erreur à 0

Avec Erreur = Consigne – angle d’inclinaison

Simulation à l’aide de matlab\simulink

Angle d’inclinaison

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IV. Partie intelligente

1. Software Les logiciels utilisés pour le développement :

Visual C# (Interface de commande)

Matlab/Simulink (Stabilité)

Arduino (programmation)

2. Structure de système

On a utilisé la carte arduino pour le développement de notre algorithme qui permet d’acquisition du

capteur et la commande des quatre moteurs bruchless.

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3. Structure détaillée du programme :

L’algorithme du programme permet en générale :

L’asservissement de position à l’aide d’un correcteur PID

Communication permanant avec l’utilisation

Commande des moteurs

4. Acquisition de données :

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V. Interface de commande

1. Commande avec manette

Cette manette permet de commander le drone directement avec canal sans fil via la

radio télémétrie

Les inclinaisons de la manette permettent de contrôler

les directions du drone (Yaw, Pitch)

Ainsi que deux boutons poussoirs qui accélère et

décélère le drone (l’altitude)

Joystick de la manette met en rotation le drone (Roll)

Composants :

Wii nunchuck

Arduino Uno

Afficheur LCD 2x16

Radio télémétrie

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2. Commande par ordinateur :

Cette interface développée avec C# (Visual C Sharp Studio), met en place le contrôle de

votre drone en se connectant avec la radio télémétrie.

Page de configuration (Communication)

Commande par manette de jeu :

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Conclusion

Après avoir acquis le bagage technique nécessaire à l’ENSEM, les étudiants de la

filière électronique et télécommunication ont décidé de mettre en œuvre leurs

compétences par la réalisation de ce projet.

Les différentes étapes de réalisation de notre projet nous ont permis

l’acquisition d’autres compétences bénéfiques pouvant être essentiels et

importants dans notre vie professionnelle à savoir :

L’organisation du temps

L’assiduité et le sérieux dans le travail pour de bons résultats de production

Le développement de l’esprit du travail en groupe

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