Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

THÈSE En vue de l'obtention du D DO OC CT TO OR RA AT T D DE E L L’ ’U UN NI IV

THÈSE En vue de l'obtention du D DO OC CT TO OR RA AT T D DE E L L’ ’U UN NI IV VE ER RS SI IT TÉ É D DE E T TO OU UL LO OU US SE E Délivré par l’Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace Spécialité : Systèmes automatiques et systèmes embarqués Présentée et soutenue par Damien POINSOT le 25 novembre 2008 Commande d'un drone en vue de la conversion vol rapide – vol stationnaire JURY M. Noureddine Manamanni, président du jury Mme Caroline Bérard, directrice de thèse Mme Yasmina Bestaoui-Sebbane, rapporteur M. Rogelio Lozano, rapporteur M. Alain Piquereau, co-directeur de thèse M. Daniel Trouchet École doctorale : Systèmes Unité de recherche : Équipe d’accueil ISAE-ONERA CSDV Directrice de thèse : Mme Caroline Bérard Co-directeur de thèse : M. Alain Piquereau i Remerciements Je voudrais en premier lieu remercier Monsieur Patrick Fabiani, directeur du d´ eparte- ment commande des syst` emes de l’ONERA, de m’avoir accueilli au sein du laboratoire de Toulouse, ainsi que Monsieur Philippe Mouyon, responsable de l’´ equipe CDIN au sein de laquelle j’ai ´ et´ e rattach´ e durant mon travail de th` ese. Je voudrais ´ egalement remercier le Rectorat de Toulouse qui par son ﬁnancement m’a permis d’accomplir en toute libert´ e ce travail de th` ese. Ensuite je tiens ` a remercier les rapporteurs, Mme Yasmina Bestaoui, maˆ ıtre de conf´ e- rence ` a l’universit´ e d’Evry et M. Rogelio Lozano, directeur de recherche ` a l’Universit´ e de Technologie de Compi` egne, pour leur lecture attentive du manuscrit et leurs remarques expertes qui ont permis d’am´ eliorer consid´ erablement la qualit´ e de ce dernier. Je remercie ´ egalement M. Noureddine Manamanni professeur ` a l’Universit´ e de Reims et M. Daniel Trouchet ing´ enieur ` a Bertin Technologie pour avoir accept´ e d’examiner la th` ese et pour leurs questions pertinentes le jour de la soutenance. J’adresse un remerciement particulier ` a ma directrice de th` ese, Caroline B´ erard, pro- fesseur d’automatique ` a l’ISAE pour son soutien lors de ces trois ann´ ees de recherche. J’adresse ´ egalement mes plus chaleureux remerciements ` a Alain Piquereau, ing´ enieur de recheche ` a l’ONERA sans qui aucun transfert vers un demonstrateur de vol n’aurait pu ˆ etre possible. Son aide pr´ ecieuse au quotidien ainsi que sa joie de vivre pendant ces ann´ ees ont ´ et´ e essentielles. La partie exp´ erimentale pr´ esent´ ee dans ce manuscrit d´ ecoule en grande partie des ef- forts des ´ equipes techniques de Supaero : Le Laboratoire d’Informatique et d’Automatique pour le developpement du syst` eme embarqu´ e. Je voudrais remercier Jacques Lamaison, responsable de l’´ equipe technique pour son implication permanente ainsi qu’Alain Hostal- lier, Roland Bouttes, Pascal et tout les autres. Je voudrais remercier Christian Colongo et Dominique Bernard du centre Centre A´ eronautique et Spatial pour le developpement et la maintenance de la cellule. Je voudrais ´ egalement remercier Jean-marc Moschetta et Bo- ris Bataille du Laboratoire d’A´ erodynamique pour l’ensemble des ´ etudes a´ erodynamiques men´ ees autour du projet. Je voudrais ´ egalement saluer l’ensemble des personnes que j’ai pu cotoyer dans les laboratoires de l’ONERA et de l’ISAE dont les qualit´ es intellectuelles et humaines les rendent inoubliables. Je voudrais en particulier remercier mes coll` egues et amis doctorants Nicolas, St´ ephane, Julien, Emmanuel, Boris, Patrice, Gregory(s). Enﬁn je remercie mes parents, mon amie Adeline et mes amis pour leur soutien pendant la p´ eriode toujours d´ elicate de r´ edaction du manuscrit. ii ` a Mes Parents, ` a Adeline, ` a Nala, iv Table des mati` eres 1 Introduction G´ en´ erale 1 1.1 Enjeux et organisation de la th` ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 ´ Etat de l’art 5 2.1 Les Drones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.1.1 D´ eﬁnitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.1.2 Classiﬁcation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 Formules de VTOL-MAV existantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.1 Les cellules ` a voilures tournantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.2 Les cellules convertibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 Pilotage et gestion de la transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.1 le ”T-wing” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.2 Exemple du ”Autonomous UAV Aerobatics” . . . . . . . . . . . . . 22 3 G´ en´ eralit´ es 25 3.1 Outils math´ ematiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.2 Les syst` emes LTI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.3 Mod´ elisation sous forme LFT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.4 µ-analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.1.5 Rotation et quaternion d’attitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2 Conventions et notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2.1 Rep` eres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2.2 Conventions pour la commande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4 Mod´ elisation - Simulation 39 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.2 Pr´ esentation du syst` eme support de l’´ etude : VERTIGO . . . . . . . . . . 40 4.3 Mod´ elisation non lin´ eaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.3.2 Mod` ele analytique - ´ equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.3.3 Mod´ elisation du ﬂux d’h´ elice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 v vi TABLE DES MATI` ERES 4.3.4 R´ esolution de l’´ equilibre longitudinal . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.3.5 Coeﬃcients a´ erodynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.4 Simulateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . uploads/Geographie/ 2008-poinsot-damien.pdf