Commande adaptative robuste par modèle de référence d'un quadricoptère

Depuis une dizaine d'années maintenant, les drones de type multirotor prennent une place grandissante dans le domaine civil. Ce sont cependant des systèmes naturellement instables qui nécessitent des algorithmes de commande pour fonctionner adéquatement. Bien que la modélisation et la commande des multirotors aient été largement étudiées, il reste encore à améliorer leur fiabilité pour une utilisation plus étendue. Une commande fiable nécessite une bonne connaissance des caractéristiques du drone et de sa dynamique. Toutefois, les sources d'incertitudes sont nombreuses : effets aérodynamiques, dégradation des moteurs, perturbations externes, etc. Ces incertitudes peuvent remettre en cause l'intégrité du drone et conduire à un écrasement. Dans ce contexte, la commande adaptative est une candidate idéale pour améliorer les aspects de fiabilité et de robustesse. Un contrôleur adaptatif permet d'estimer en temps réel certains paramètres incertains du système, et d'ajuster en conséquence les gains de la loi de commande afin de préserver la stabilité et la performance du système durant le vol.Parmi tous les types de commandes adaptatives, celles avec un modèle de référence sont parmi les plus utilisées en pratique. En effet, leur structure variable permet de les concevoir pour rejeter différents types d'incertitudes et de perturbations. À cette fin, il est important de bien modéliser et de comprendre d'où ces incertitudes proviennent. L'objectif de ce projet de recherche est de développer une commande adaptative par modèle de référence permettant de rejeter des incertitudes paramétriques et non paramétriques assorties et mal-assorties. Dans la première partie de ce travail, on développe la modélisation complète de la dynamique du quadricoptère. Puis, on la linéarise autour d'un point d'équilibre, celui du drone en vol stationnaire. À cette modélisation, les incertitudes et les perturbations sont ajoutées. Cela permet d'obtenir des simulations réalistes de l'appareil tout en facilitant la synthèse du contrôleur adaptatif qui devra les compenser. Dans la seconde partie de ce travail, la commande adaptative est synthétisée et déployée sur l'AscTec Pelican. Les tests effectués en laboratoire permettent de démontrer qu'elle est bien en mesure de rejeter les perturbations paramétriques et non paramétriques assorties. Toutefois, elle ne parvient pas à rejeter les effets des perturbations non paramétriques mal-assorties. Pour y parvenir, il faut ajouter modifier la loi d'adaptation lors de la synthèse afin d'augmenter sa robustesse.