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Objectifs
• Réaliser un quadricoptère à partir d’un
matériel imposé
• Ayant un comportement stable et
performant sur les différentes phases
de vol (décollage, maintien d’altitude,
déplacements, atterrissage)
• Commandable par télécommande et
Wifi et/ou Bluetooth
• Transférer les données importantes via
le PC(charge de batterie, position…)
2
SE 612 - Projet Drone

• Première partie :
• Montage des drones à l'aide un projet
existant: Uniquement radiocommandé
• Compréhension de la structure mécatronique
sur un cas simple
• Tester les drones ( en présence des encadrants
dans la salle de gymnastique)
• Seconde partie :
• Portage sur carte Arduino Mega
• Communication Wifi ou Bluetooth avec PC
• Récupération des données GPS sur PC
• Commande à distance depuis PC
Informations générales
• 15h (10 séances 1.5h)
• 2 encadrants
• M. Nguyen
• Mme. Zoghlami
• 8 groupes de 6-7 étudiants
3

Organisation de l’espace de travail
• Salles mises à disposition:
• Salle de TP Physique
• Salle de TP EEA
• Salle informatique RDC (accès
ordinateurs)
• Gymnase (pour les essais)
• Salle rose
4

Organisation de l’espace de travail
• Pensez à bien ranger les chaises et
les tables à la fin de la journée.
• les plans de travail sont à votre
discrétion
• Les différentes salles réservées
contiennent chacunes des matériels
autres que celui dédié au module
• Par défaut, demandez aux encadrants si
vous avez un besoin, ne cherchez pas
dans les salles par vous-mêmes
• En particulier concernant les
déplacements vers la salle TP EEA pour
les soudures, ils seront à réaliser dans le
calme car d’autres séances et examens
sont encore en cours dans l’école
5

Organisation de l’espace de travail (4/4)
A la fin du module, vous
pourrez laisser les drones
montés, nous nous occuperons
du démontage pendant vos
vacances.
Néanmoins, merci de nous
faciliter la tâche en rangeant
tous les éléments annexes !
6

Intervention du service communication
• M. Corso peut être amené à prendre
des photographies de votre travail lors
du module, incluant les essais en vol
• N’hésitez pas à directement le
contacter pour toute question sur ce
point de fonctionnement
7

Espace soudure (1/2)
• Les soudures seront uniquement à
réaliser dans la salle EEA et sur les 4
espaces dédiés
• Le matériel ne doit pas être laissé
allumé sans surveillance et éteins si
non utilisé
• Les espaces doivent être maintenus
dans un état de propreté acceptable
après chaque utilisation
8

Espace soudure (2/2)
• Une grande prudence est également de
mise dans toutes les éventuelles phases
de soudure et de manière générale à
proximité de tout fer à souder chaud ou
sous tension
• En cas de brûlure au premier ou second
degré, contactez immédiatement un
des deux professeurs encadrant et
appliquez la règle des trois 15 : mettez
la région touchée sous l’eau fraîche
(15°C environ) pendant 15 min à 15 cm
du robinet
9

Hélices et essais de vol (1/2)
• Les hélices sont un matériel très fragile
et disponible en quantité limitée
• De plus, un moteur sous tension avec
son hélice est dangereux pour les
utilisateurs proches
• En conséquence, elles ne seront
montées sur les moteurs que pour les
essais en vol
• En dehors des essais, les hélices
doivent être démontées des moteurs et
stockées en sécurité
10

Hélices et essais de vol (2/2)
• Les essais de vol se font
UNIQUEMENT dans le gymnase
(et surtout pas dans la cours ou
dans les salles) avec les règles
suivantes:
• Un encadrant présent
• Pas de chaussures (ou prévoir des
chaussures propres uniquement
mises dans le gymnase)
• Depuis l’entrée, en prenant le but de
foot comme cage de protection
• Pensez à éloigner tout matériel
sensible avant les tests…
11

Matériel (1/2)
• Le parc matériel a été quasiment
entièrement renouvelé cette année
pour passer à la technologie Groove
• En conséquence, l’ensemble des
composants n’ont pas pu être testé, il
se peut donc qu’un problème sur une
série soit présente
• N’hésitez pas à communiquer avec vos
encadrants si vous suspectez un tel
problème ! Nous nous efforcerons de
vous aider
12

Matériel (2/2)
• Ce matériel représente un coût certain
et la plupart des composants peuvent
facilement griller ou se briser. Un soin
particulier doit lui être apporté
• De l’autre côté, la manipulation d’un
quadricoptère nécessite prudence et
sérieux, les énergies en jeu (électrique
et mécanique) atteignant des niveaux
raisonnables
• Le matériel peut être dangereux si mal
utilisé, anticipez toujours vos actions,
en particulier à côté d’autres collègues
13

Outils de travail conseillés (1/2)
• Slack est un outil professionnel de
communication d’équipe, permettant
de centraliser la communication sur
une unique application pour l’ensemble
du groupe
• Version gratuite disponible en ligne
avec stockage jusqu’à 10 000 messages
• Inscription sur https://slack.com/signin
via votre adresse Elisa (commun à
l’ensemble de l’école)
14

Outils de travail conseillés (2/2)
• IDE Arduino pour le développement sur
les cartes
• Environnement de développement
rapide QT pour l’application sur PC
• L’émulateur de terminal PuTTY pourra
vous aider à mettre en place les
communications avec le PC
15

Evaluation (1/3)
• Un compte rendu technique par groupe
qui présente le travail réalisé dans le
module
• Une étude matérielle et logicielle
détaillée est attendue (fonctionnement
mécatronique, architecture du code,
protocoles de communication…)
• Pensez à intégrer des outils de gestion
de projet (diagramme de Gantt,
organigramme de répartition, analyse
fonctionnelle…)
16

Evaluation (3/3)
• Les rapports et les fiche sources sont à
déposer sous Campus.
17

Note de conclusion
• Les encadrants n’ont pas de solution toute
prête, mais seront disponibles autant que
possible pour essayer de vous débloquer
• Vous ne parviendrez certainement pas à
atteindre tous les objectifs, c’est normal !
• Vous vous sentirez démunis au démarrage,
c’est normal aussi ! Mais pas de panique,
avec de la rigueur et de l’investissement,
vous pourrez franchir les étapes une à une
• Il s’agit d’une « véritable » aventure
d’ingénierie avec toutes les incertitudes que
cela implique. Bon courage !
18

Quelques notes techniques sur le modélisation et simulation du
drone
19

Modélisation et simulation du drone
20
 Configuration: 2 options

Modélisation et simulation du drone
21
 Body and ground frame

UAV Modeling
 Kinematic modeling:
– Absolute position (6 variables)
– Velocities (in body frame)
– Velocities in fixed frame

UAV Modeling
23
 Dynamic modeling:
– Translation motions:
– Rotation motions:

UAV Modeling
24
L’équations lies les coupes (sortie de PID Controller) à les vitesses de
rotation du rotor (pour le +configuration)

RC
25
Vous pouvez changer si vous voulez

Simulation avec RC commande
26
Simulink
- Drone dynamic
model
- PI/PID controller
- Virtual
environment
- Receive RC
commands via
arduino
Arduino
- Receive RC
commands and
transfer to
simulink
User
- Send user’s
commands to
arduino
On ne fait pas cet étapes dans ce projet

Software-in-the-loop simulation (real-time simulation with
generated code) ?????
27
Simulink
- PI/PID controller
- Real-time
(generator code)
- Drone dynamic
model
- PI/PID controller
- Virtual
environment
User
- Send user’s
commands to
arduino
Arduino
- Receive RC
commands and
transfer to
simulink
On ne fait pas cet étapes dans ce projet

Hardware-in-the-loop simulation
28
Simulink
-Drone dynamic
model
-Virtual
environment
-Send sensor
data to arduino
Arduino
- PI/PID controller
- Send 4 pwm
values to
Simulink
- Receive data
sensors from
Simulink
- Receive RC
commands
User
- Send user’s
commands to
arduino
On va fait cet étapes dans ce projet

Real system
29
DRONE
-Drone dynamic
-real environment
-Send sensor data
to arduino
Arduino
- PI/PID controller
- Send 4 pwm
values to drone
- Receive data
sensors from
drone
- Receive RC
commands
User
- Send user’s
commands to
arduino
On va fait cet étapes dans ce projet

Real system
30
Bonne courage

Notes
31
 Com port obkect (serial(x) instead of toPC(ok))
 Ibus reading : first chanel is channel 0
 Problem communication with simulink and arduino
 Promblem Simulink cannot not connect to COM port : plug the arduino card before lancer
matlab/Simulink
 Problem of integrator in simulink : just vérify carefully les values sent to simulink to avoid « nan ».
 Test all the variables in the code so that they are correct.
 Vi tri (và hướng) ban đầu là vị trí của hệ body của robot so với global system
– Còn vị trí của các động cơ so với body frame cũng phải check nữa.
– Rồi vị trí của body frame so vỡi cái gyroscope nữa

Informations générales (3/3)
• Un capitaine par groupe
• Responsable de l’organisation du
groupe et de la répartition des missions
par membres
• S’occupe de la communication écrite et
orale externe et interne
• Validation des tâches réalisées ainsi
que les choix technologiques (préférer
avec trace écrite)
• Tranche lors de conflits et est le contact
privilégié avec les encadrants
32

Evaluation (2/3)
• Un oral de synthèse du projet est à
réaliser pour chaque groupe
• 10 minutes de présentation en
présence de toute la promotion
(amphithéâtre)
• Un seul orateur par groupe
• Pensez à inclure des vidéos de
présentation !
• Autant que possible, essayez de varier
votre plan de présentation par rapport
à votre rapport, cela sera valorisé
33

34
Arduino
- PI/PID controller
- Send 4 pwm
values to
Simulink
- Receive data
sensors from
Simulink
- Receive RC
commands
User
- Send user’s
commands to
arduino
Y
X
Z
X
Y
Z

35
Arduino
- PI/PID controller
- Send 4 pwm
values to
Simulink
- Receive data
sensors from
Simulink
- Receive RC
commands
User
- Send user’s
commands to
arduino
Y
X
Z
X
Y
Z
X
Y Z

UAV prof
36
 Hardware
1
2
3
4

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