Conception et réalisation d'un quadrotor UAV

Chapitre 4

Tests et résultats

Chapitre IV Tests et résultats

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Chapitre IV : Tests et résultats

IV.1. Introduction :

Dans ce chapitre, le but est de donner une description des différents tests effectués sur le système tels que le test des angles du Gyro et les signaux de sortie du récepteur RF. Je présenterai également les techniques utilisées pour définir les gaines PID adapté à ce quadrotor puis les résultats obtenus seront utilisés dans le sous-programme de contrôleur PID, afin d'avoir la stabilité désirée.

Figure 4.1 : Image du quadrotor réalisé.

IV.2. Test des signaux du récepteur RF :

Afin d'éviter tous problèmes de disfonctionnement et pour s'assurer qu'on a une bonne communication radio, il est donc nécessaire de tester les impulsions reçus par le récepteur RF du quadrotor.

On commence par alimenter le récepteur RF avec 5v séparément au circuit du contrôleur de vol, puis on connecte le canal de sortie Throttle du récepteur au canal CH1 de l'oscilloscope digital pour visualiser le signal reçue Figure 4.2.

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Figure 4.2 : Connexion du récepteur RF à l'oscilloscope digital.

Le signal PWM qui correspond à la commande Throttle apparaisse sur l'écran de l'oscilloscope avec une période de 50Hz, Figure 4.3.

Calibre de l'oscilloscope : Tension : 1 Div ? 2 volt Base de temps : 1 Div ? 2.5 ms.

Figure 4.3 : Signal PWM 50Hz de la commande Throttle.

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En agissant sur la position du joystick de la commande Throttle du transmetteur, on voie bien que la largeur de l'impulsion PWM varie de 1ms à 2ms, Figure 4.4 et Figure 4.5. La même procédure de test est effectuée pour les signaux de commande Roll, Pitch et Yaw.

Figure 4.4 : Largeur d'impulsion 1ms.

Figure 4.5 : Largeur d'impulsion 2ms.

IV.3. Chapitre IV Tests et résultats

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Test des données angulaires du Gyroscope :

Nous vérifions les angles de l'IMU pour éviter les problèmes de commande et les mouvements non désirés, pour ce faire j'ai introduit l'instruction Serial.print ( ); dans le sous-programme de lecture des données Gyro MPU6050. Cette instruction permet d'afficher les angles d'inclinaison du quadrotor en degré pour les axes Pitch, Roll et Yaw sur le moniteur série de L'Arduino IDE, le processus est illustré dans la Figure 4.6.

Figure 4.6 : vérification des angles de Gyro sur l'Arduino IDE.

Le quadrotor est incliné suivent les 3 axes de mouvement citées en haut. On vérifie si les angles correspondent au mouvement du quadrotor sont compatible avec la norme mentionné au Chapitre III page (48) que j'ai utilisée pour ce contrôleur de vol.

IV.4. Identification des gains PID :

Comme déjà dit dans le chapitre précédent, les gains K???? , K1 et Kd du contrôleur PID seront déterminées expérimentalement en agissant sur ces gains d'une manière à stabiliser le quadrotor pendant le vol et donc une convergence rapide de l'erreur e vers zéro.

Pour éviter les dégâts et le comportement indésirable du quadrotor, il est nécessaire de varier les gains PID avec un ordre correct [19].

C'était une pratique courante de commencer le réglage avec des valeurs de gain Kd très faible ou nulle. Mais en revanche, il est préférable de définir le gain K ???? pour les axes Pitch, Roll et Yaw à "1" et les autres à zéro, afin de voir comment le quadrotor réagit au début. Pour ajuster les gains du PID,

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on maintient le quadrotor fermement dans la main, puis on augmente le Throttle jusqu'au moment où le quadrotor commence à osciller, Figure 4.7.

Figure 4.7 : Réglage des paramètres PID.

Au début, on fixe le gain ???? ???? de 4 et le gain ???????? de 0.02 pour l'axe de mouvement lacet (Yaw), car cette configuration de base empêchera le quadrotor de flotter quand nous essayons de le faire voler, le réglage du gain ???????? pour l'axe de lacet n'est pas nécessaire parce que le lacet a une traînée des hélices donc il reste à zéro ???????? = 0.

Pour les deux axes de mouvement Pitch et Roll les gains PID seront les mêmes. On commence par incrémenter le gain ???????? avec un pas de 3, jusqu'à ce que le quadrotor semble agité. Dans ce cas j'ai trouvé ???????? = 18. On fixe ???????? à 18 puis on augmente le gain ???? ???? avec un pas de 0.2 et on continue l'incrémentation jusqu'à ce que le quadrotor cesse d'osciller. Après, on diminue le gain ???? ???? de 50% et le résultat devrait être le gain ???? ???? de base, j'ai trouvé ???? ???? = 1.3.

Enfin, nous commençons à incrémenter le gain ???????? avec un pas de 0,01 et on continue à augmenter et tester (chaque fois en introduit le nouveau gain en compilant le code du contrôleur de vol) jusqu'à ce que le quadrotor commence à osciller lentement. Quand cela arrive, on diminue le gain ???????? de 50% et le résultat devrait être le gain ???????? de base, j'ai trouvé ???? ???? = 0.04.

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Suivent ces procédure, j'ai réussi à obtenir une bonne stabilité du quadrotor pendent le vol. Les valeurs des gains PID du quadrotor pour les 3 axes de mouvement sont représentées comme suit :

·	Tangage (Pitch) :	K ????	=	1.3	K1 = 0.04	Kd = 18
·	Roulis (Roll) :	K ????	=	1.3	K1 = 0.04	Kd = 18
·	Lacet (Yaw) :	K ????	=	4	K1 = 0.02	Kd = 0

Enfin, ces gains sont introduits dans le programme principal du contrôleur de vol du quadrotor.

IV.5. Test de vol en zone ouverte:

Une fois que le drone semble assez stable pour voler en toute sécurité, nous serons capables d'effectué un premier vol prudent dans un espace ouvert, voici quelque photos du premier vol effectué dans l'USTHB Figure4.8.

Figure 4.8 : Test de vol dans un espace ouvert.

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IV.6. Conclusion :

Dans ce chapitre, les tests effectués sur le système ont été décrits à l'étape. Les gains PID ont été déterminés expérimentalement et la stabilité a été atteinte. Les tests de communication radio et d'orientation du quadrotor ont été menés. Les résultats obtenus sont bonnes.

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