Titre : | Application de la théorie quantitative de rétroaction au contrôle robuste d’un drone | Type de document : | document électronique | Auteurs : | MEKSI Aissa, Auteur | Année de publication : | 2020-2021 | Accompagnement : | CD | Langues : | Français (fre) | Mots-clés : | drone birotor coaxial, modélisation, théorie quantitative de rétroaction (QFT),
Flou Takagi-Sugeno (T-S), PDC (Parallel Distributed Compensation), QFT-flou
Coaxial twin-rotor drone, modeling, quantitative feedback theory (QFT), fuzzy
Takagi-Sugeno (T-S), PDC (Parallel Distributed Compensation), QFT-fuzzy | Résumé : | Cette thèse porte sur la modélisation dynamique, la conception et la simulation d’un
drone birotor coaxial (VAA). Le modèle perturbé présente un grand défi à cause du fort
couplage entre les entrées de commande et les états du système, de plus ces modèles sont
sous-actionnés. La difficulté dans le pilotage de ce type de drone est d’assurer de bonnes
performances de suivi de trajectoires tout en garantissant une résistance aux perturbations
aérodynamiques. Par la suite nous présentons une méthode de commande de l’automatique
moderne, qui est la commande basé par la théorie quantitative de rétroaction QFT, elle est
basée sur le domaine fréquentiel qui a été appliqué au modèle de drone pour contrôler le
système d’attitude de drones à voilures tournantes. Dans le cadre de ce travail nous avons
appliqué une technique de contrôle robuste basée sur ‶la théorie quantitative de
rétroaction″.Cette stratégie doit améliorer les performances de vol du drone en présence de
perturbations aérodynamiques et d'incertitudes paramétriques du véhicule. L’étude de la
cinématique et de la dynamique aide à comprendre la physique de ce drone et son
comportement. Les résultats de simulation obtenus ont montré un comportement satisfaisant
pour cette technique de commande que ce soit en stabilisation du véhicule aérien ou en
poursuite de trajectoires de référence et face aux variations de consigne. Enfin, Nous
proposons des techniques de la commande tolérante aux défauts (perturbations) d'une classe
de systèmes non linéaires décrits par des modèles flous de Takagi-Sugeno (T-S), nous
présentons les résultats les plus couramment utilisés pour l'analyse des modèles flous T-S et
leurs structures ainsi que la façon de leur obtention. Nous présentons également les principaux
résultats concernant le problème de la stabilisation des modèles T-S par le principe de
commande flou nommé PDC (Parallel Distributed Compensation). Dans la dernière partie,
nous avons présenté une commande hybride avec le QFT-flous TS a été proposée pour
améliorer la robustesse vis-à- vis des perturbations. L’efficacité des méthodes proposées est
vérifiée par des simulations menées sur mini-drone de types birotor coaxial.
This thesis focuses on the dynamic modeling and simulation design of a twin-rotor coaxial
drone (UAV). The disturbed model presents a great challenge because of the strong coupling
between the control inputs and the system states; moreover these models are under-actuated.
The difficulty in piloting this type of drone is to ensure good trajectory tracking performance
while guaranteeing resistance to aerodynamic disturbances. Next we present a modern
automatic control method, which is linear and nonlinear control by quantitative feedback
theory QFT, it is based on the frequency domain which has been applied to the drone model
to control the system attitude of rotary-wing drones. As part of this work we applied a robust
control technique based on “quantitative feedback theory”. This strategy should improve the
flight performance of the drone in the presence of aerodynamic disturbances and parametric
uncertainties of the vehicle. The study of kinematics and dynamics helps to understand the
physics of this drone and its behavior. The simulation results obtained showed satisfactory
behavior for this control technique, whether in stabilization of the aerial vehicle or in the
pursuit of reference trajectories and in the face of set point variations. Finally, We propose
techniques of the fault-tolerant control (disturbances) of a class of nonlinear systems
described by fuzzy Takagi-Sugeno (TS) models, we present the results most commonly used
for the analysis of the models blurs TS and their structures as well as how to get them. We
also present the main results concerning the problem of the stabilization of T-S models by the
fuzzy control principle called PDC (Parallel Distributed Compensation). In the last part, wepresented a hybrid control with the QFT-fuzzy TS was proposed to improve the robustness
against disturbances. The effectiveness of the proposed methods is verified by simulations
carried out on a coaxial twin-rotor type mini-drone. | Directeur de thèse : | BOUDINAR Ahmed Hamida |
Application de la théorie quantitative de rétroaction au contrôle robuste d’un drone [document électronique] / MEKSI Aissa, Auteur . - 2020-2021 . - + CD. Langues : Français ( fre) Mots-clés : | drone birotor coaxial, modélisation, théorie quantitative de rétroaction (QFT),
Flou Takagi-Sugeno (T-S), PDC (Parallel Distributed Compensation), QFT-flou
Coaxial twin-rotor drone, modeling, quantitative feedback theory (QFT), fuzzy
Takagi-Sugeno (T-S), PDC (Parallel Distributed Compensation), QFT-fuzzy | Résumé : | Cette thèse porte sur la modélisation dynamique, la conception et la simulation d’un
drone birotor coaxial (VAA). Le modèle perturbé présente un grand défi à cause du fort
couplage entre les entrées de commande et les états du système, de plus ces modèles sont
sous-actionnés. La difficulté dans le pilotage de ce type de drone est d’assurer de bonnes
performances de suivi de trajectoires tout en garantissant une résistance aux perturbations
aérodynamiques. Par la suite nous présentons une méthode de commande de l’automatique
moderne, qui est la commande basé par la théorie quantitative de rétroaction QFT, elle est
basée sur le domaine fréquentiel qui a été appliqué au modèle de drone pour contrôler le
système d’attitude de drones à voilures tournantes. Dans le cadre de ce travail nous avons
appliqué une technique de contrôle robuste basée sur ‶la théorie quantitative de
rétroaction″.Cette stratégie doit améliorer les performances de vol du drone en présence de
perturbations aérodynamiques et d'incertitudes paramétriques du véhicule. L’étude de la
cinématique et de la dynamique aide à comprendre la physique de ce drone et son
comportement. Les résultats de simulation obtenus ont montré un comportement satisfaisant
pour cette technique de commande que ce soit en stabilisation du véhicule aérien ou en
poursuite de trajectoires de référence et face aux variations de consigne. Enfin, Nous
proposons des techniques de la commande tolérante aux défauts (perturbations) d'une classe
de systèmes non linéaires décrits par des modèles flous de Takagi-Sugeno (T-S), nous
présentons les résultats les plus couramment utilisés pour l'analyse des modèles flous T-S et
leurs structures ainsi que la façon de leur obtention. Nous présentons également les principaux
résultats concernant le problème de la stabilisation des modèles T-S par le principe de
commande flou nommé PDC (Parallel Distributed Compensation). Dans la dernière partie,
nous avons présenté une commande hybride avec le QFT-flous TS a été proposée pour
améliorer la robustesse vis-à- vis des perturbations. L’efficacité des méthodes proposées est
vérifiée par des simulations menées sur mini-drone de types birotor coaxial.
This thesis focuses on the dynamic modeling and simulation design of a twin-rotor coaxial
drone (UAV). The disturbed model presents a great challenge because of the strong coupling
between the control inputs and the system states; moreover these models are under-actuated.
The difficulty in piloting this type of drone is to ensure good trajectory tracking performance
while guaranteeing resistance to aerodynamic disturbances. Next we present a modern
automatic control method, which is linear and nonlinear control by quantitative feedback
theory QFT, it is based on the frequency domain which has been applied to the drone model
to control the system attitude of rotary-wing drones. As part of this work we applied a robust
control technique based on “quantitative feedback theory”. This strategy should improve the
flight performance of the drone in the presence of aerodynamic disturbances and parametric
uncertainties of the vehicle. The study of kinematics and dynamics helps to understand the
physics of this drone and its behavior. The simulation results obtained showed satisfactory
behavior for this control technique, whether in stabilization of the aerial vehicle or in the
pursuit of reference trajectories and in the face of set point variations. Finally, We propose
techniques of the fault-tolerant control (disturbances) of a class of nonlinear systems
described by fuzzy Takagi-Sugeno (TS) models, we present the results most commonly used
for the analysis of the models blurs TS and their structures as well as how to get them. We
also present the main results concerning the problem of the stabilization of T-S models by the
fuzzy control principle called PDC (Parallel Distributed Compensation). In the last part, wepresented a hybrid control with the QFT-fuzzy TS was proposed to improve the robustness
against disturbances. The effectiveness of the proposed methods is verified by simulations
carried out on a coaxial twin-rotor type mini-drone. | Directeur de thèse : | BOUDINAR Ahmed Hamida |
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