Conception et réalisation d'un quadrotor UAV

Annexe

Diamètre du moteur :

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3. Caractéristiques de l'ESC Hobbywing XRotor 20A OPTO :

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Abstract: This work was carried out as part of the master's thesis, which the objective was the design and production of a quadrotor UAV drone with the six-channel radio controller, using only inexpensive electronic components such as the Arduino, a 3-axis gyroscope MPU6050 and a radio module (NRF24L01) at 2.4 GHz for the realization of the appropriate transmitter and RF receiver. The Both of quadrotor and transmitter frames were built with ultra polyamide nylon using a 3D printer. In this thesis, I mentioned all the stages of the implementation of this system, after a brief introduction on drones, with the citation of the different standards and research work carried out in this area, I started to model the different parts of the system through the instrumentation it contains the quadrotor and the radio control unit with the illustration of the diagrams and figures required. Regarding the programming part, I first explained the algorithms used in the RF transmitter and receiver in order to have an adequate reaction from the quadrotor to the commands sent by the pilot. After that, I gave a detailed explanation on the different stages which contains the main program of the flight controller such as: Reading the PWM signals coming from the receiver, Reading the angular data coming from the Gyroscope, Calculating the PID corrections, Calculates pulses for each ESC and sends calculated pulses to the ESCs.

Résumé: Ce travail a été réalisé dans le cadre de la thèse de maîtrise, dont l'objectif était la conception et la production d'un drone quadrotor UAV avec le contrôleur radio à six canaux, en utilisant uniquement des composants électroniques bon marché tels que l'Arduino, un gyroscope 3 axes MPU6050 et un module radio (NRF24L01) à 2,4 GHz pour la réalisation de l'émetteur et du récepteur RF appropriés. Les deux cadres du quadrotor et de l'émetteur ont été construits en nylon ultra polyamide à l'aide d'une imprimante 3D. Dans cette thèse, j'ai évoqué toutes les étapes de la mise en oeuvre de ce système, après une brève introduction sur les drones, avec la citation des différentes normes et travaux de recherche menés dans ce domaine, j'ai commencé à modéliser les différentes parties du système à travers l'instrumentation contient le quadrotor et la radiocommande avec l'illustration des schémas et figures nécessaires. Concernant la partie programmation, j'ai d'abord expliqué les algorithmes utilisés dans l'émetteur et le récepteur RF afin d'avoir une réaction adéquate du quadrotor aux commandes envoyées par le pilote. Après cela, j'ai donné une explication détaillée sur les différentes étapes qui contiennent le programme principal du contrôleur de vol telles que: lecture des signaux PWM provenant du récepteur, lecture des données angulaires provenant du gyroscope, calcul des corrections PID, calcul des impulsions pour chaque ESC et envoie des impulsions calculées aux ESC.

Zusammenfassung: Diese Arbeit wurde im Rahmen der Masterarbeit durchgeführt, deren Ziel das Design und die Produktion einer Quadrotor-UAV-Drohne mit dem Sechs-Kanal-Funkcontroller war, wobei nur kostengünstige elektronische Komponenten wie das Arduino, ein 3-Achsen-Gyroskop MPU6050 und verwendet wurden ein Funkmodul (NRF24L01) mit 2,4 GHz zur Realisierung des entsprechenden Senders und HF-Empfängers. Die Quadrotor- und Senderrahmen wurden unter Verwendung eines 3D-Druckers aus Ultra-Polyamid-Nylon hergestellt. In dieser Arbeit erwähnte ich alle Phasen der Implementierung dieses Systems. Nach einer kurzen Einführung in Drohnen und unter Berufung auf die verschiedenen Standards und Forschungsarbeiten in diesem Bereich begann ich, die verschiedenen Teile des Systems zu modellieren Die Instrumentierung enthält den Quadrotor und die Funksteuereinheit mit der Abbildung der erforderlichen Diagramme und Abbildungen. In Bezug auf den Programmierteil habe ich zunächst die im HF-Sender und -Empfänger verwendeten Algorithmen erläutert, um eine angemessene Reaktion des Quadrotors auf die vom Piloten gesendeten Befehle zu erzielen. Danach gab ich eine detaillierte Erklärung zu den verschiedenen Stufen, die das Hauptprogramm des Flugreglers enthalten, wie zum Beispiel: Lesen der vom Empfänger kommenden PWM-Signale, Lesen der vom Gyroskop kommenden Winkeldaten, Berechnen der PID-Korrekturen, Berechnen von Impulsen für jeder ESC und sendet berechnete Impulse an die ESCs.

Özet: Bu çaliþma, sadece Arduino, 3 eksenli bir jiroskop MPU6050 gibi ucuz elektronik bileþenler kullanilarak, alti kanalli radyo kontrolörü ile bir quadrotor HA uçaðinin tasarimi ve üretimi olan yüksek lisans tezinin bir parçasi olarak gerçekle°tirildi. uygun verici ve RF alicisinin gerçekle°tirilmesi için 2,4 GHz'de bir radyo modülü (NRF24L01). Dörtlü ve verici çerçevelerinin her ikisi de bir 3D yazici kullanilarak ultra poliamid naylon ile yapilmi°tir. Bu tezde, bu sistemin uygulanmasinin tüm a°amalarindan bahsetmi°tim, dronlar üzerine kisa bir giri°ten sonra, bu alanda yapilan farkli standartlarin ve ara°tirma çali°malarinin gösterilmesi ile sistemin farkli bölümlerini modellemeye ba°ladim. enstrümantasyonda gerekli diyagramlari ve °ekilleri gösteren dörtlü ve radyo kontrol ünitesini içerir. Programlama kismi ile ilgili olarak, önce kuadrotordan pilot tarafindan gönderilen komutlara yeterli bir tepki vermek için RF vericisi ve alicisinda kullanilan algoritmalari açikladim. Bundan sonra, uçu° kontrolörünün ana programini içeren farkli a°amalarda ayrintili bir açiklama yaptim: Alicidan gelen PWM sinyallerinin okunmasi, Jiroskoptan gelen açisal verilerin okunmasi, PID düzeltmelerinin hesaplanmasi, her ESC ve hesaplanan darbeleri ESC'lere gönderir.