Commande de vol non linéaire d'un drone à voilure fixe par la méthode du backstepping

Ce mémoire traite de la conception d’un contrôleur non linéaire pour un drone en utilisant la méthode du backstepping. Le drone utilisé est à voilure fixe, il s’agit d’un NexSTAR ARF de Hobbico®. L’objectif est de trouver l’expression des ailerons, de la gouverne de profondeur, et de la gouverne de direction afin de commander l’angle de cap, l’angle de montée, et l’angle de drapage. Contrôler l’angle de montée permet de réaliser des vols en palier, montée et descente, contrôler l’angle de cap permet de choisir la direction de l’avion, et annuler l’angle de dérapage permet d’avoir un vol efficient. Une bonne technique de contrôle doit assurer la stabilité du système et pourvoir les meilleures performances possibles. Le backstepping est une technique de contrôle non-linéaire qui combine le choix d’une fonction de Lyapunov et d’une boucle de rétroaction. Cette technique travaille avec le modèle non linéaire sans aucune approximation. La méthode consiste à transformer des variables d’état intermédiaire en des entrées virtuelles qui vont commander d’autres variables d’états. Les avantages de cette technique résident dans sa récursivité, son effort de commande minimum et sa structure en cascade qui permet de diviser un système d’ordre élevé en plusieurs systèmes plus simples d’ordre inférieur. Afin de concevoir ce contrôleur non linéaire, une modélisation non linéaire du drone a été développée. Les équations du mouvement sont très précises, les coefficients aérodynamiques découlent d’interpolations entre plusieurs variables essentielles dans un vol. Le contrôleur a été implémenté sous Matlab/Simulink et FlightGear