Quad Copter

L’Ecole Nationale Supérieur D’Electricité et Mécanique Casablanca

Quad-copter

Réaliser par : KOUSTA Ahmed KHARRAB Brahim ZERROUKI Anas

2013/2014

Quadcopter 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

2

Ecole Nationale Supérieur d’Electricité et Mécanique Casablanca

2013 /2014

Quadcopter

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.

3


2013 /2014

Quadcopter

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.

4


2013 /2014

Quadcopter 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 :

5


2013 /2014

Quadcopter

2. Etude de mouvement Les principes de déplacement du drone

Principe de déplacement en avant

6


Principe de rotation

2013 /2014

Quadcopter 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.

7


2013 /2014

Quadcopter 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

8


2013 /2014

Quadcopter 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

Angle d’inclinaison

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

9


2013 /2014

Quadcopter 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.

10


2013 /2014

Quadcopter 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 :

11


2013 /2014

Quadcopter 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 :    

12

Wii nunchuck Arduino Uno Afficheur LCD 2x16 Radio télémétrie Ecole Nationale Supérieur d’Electricité et Mécanique Casablanca

2013 /2014

Quadcopter 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 :

13


2013 /2014

Quadcopter

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

14


2013 /2014

Quad Copter

Recommend Documents