Automatisation du vol de “ La Drenalyn ” Supaéro TROPHEE MICRO DRONES 2003 Automatisation du vol de “ La Drenalyn ” R. Bouttes, J. Lamaison, C. Widow, J.H. Llareus, C. Chiappa, D. Alazard PFE CSE/AU

Plan Contexte La Drenalyn Code embarqué Lois de commande Une première boucle de guidage Essais en vol Conclusion

Contexte L’atelier pédagogique de développement de pilotes automatiques de drones. La Drenalyn. Le PC2. Le Maxi-Kiool.

Environnement de développement de PA

La Drenalyn : le vecteur

La Drenalyn : architecture des lois 3 Ps Pd gyros accéléros Etats longi latéraux Estimateur d’état ’ Pilote Automatique Lois latéral Commandes Mesures ailerons dérive poussée profondeur Capteurs Télémesures

La Drenalyn : le système embarqué Calculateur GPS Servos PA ON/OFF Batterie avion 25g 35g 40g 3*10g Capteurs Modem

Validation du code embarqué : principe Simulateur avion Estimateur d’états Lois de commande Flottant Fixe Consignes commandes états choix capteurs Pilotage Objectif : coller à la réalité pour affiner les réglages en simulation Moyen : adaptation du logiciel de simulation pour prendre en compte la contrainte de calcul en virgule fixe

Validation du code embarqué : résultat

Les lois de commande : latéral Une loi simple mais efficace _cons _cons _cons  K1 P boucle de cap boucle de dérapage États latéral Avion ailerons dérive Cap mag K2 H1 H2 GPS

Les lois de commande : longitudinal Hauteur par les gaz. Vitesse par la profondeur boucle d’altitude h Avion poussée h_cons PI États longi profondeur u_cons P u boucle de vitesse

Les lois de commande : analyse Gyro  p pente:  longi h  u    latéral   p  r   inclinaison:  dérapage:   Capteurs. Les états. positions Gyro  r Acc  y  Cap  GPS Ps Pd Estimateur. Au final une structure simple n ’utilisant qu ’une partie de l ’état h, u, g en longitudinal f, b, p, r en latéral Un estimateur d ’état réduit Un nombre de capteurs embarqués limités

Un première boucle de guidage La encore faire simple ... 100 mètres Point de départ. (Basculement à Automatique) Point 1 Point 4 Point 3 Point 2 Vecteur vitesse. Trajectoire réel. Cercle de rayon = Rayon virage. Point où l’on vise le point suivant.

Essais en vol Exemple d’un vol en automatique : Le 10 Juillet 2003 Les données sont extraites directement de la télémesure. La hauteur de consigne correspond à celle du drone au moment du basculement en automatique. La vitesse de consigne correspond à 8,5 m/s.

Essais en vol

Essais en vol

Conclusion Bilan actuel:  Un pilote automatique défini et programmé sur le calculateur du drône.  Un premier vol en autonome, repéré au sol par GPS.  Une expérience sur un cycle complet de développement et d ’implémentation.  A ce jour, 75 élèves ont participé au projet. Travaux à venir :  Améliorer les algorithmes de navigation et de guidage.  Améliorer le modèle avion  Améliorer la loi de pilotage en longitudinal