Systèmes embarqués
Tutoriels
Projets informatiques- Voiture CyCab
- Hélicoptère 4 rotors
apercu.
Présentation du projet
Chapitrage :
Objectif
Ce document, dans le cadre de l'année de spécialisation en temps réel de l'EPITA, présente un projet mettant en oeuvre l'étude et la réalisation d'un modèle réduit d'hélicoptère à quatre hélices (que l'on abrégera, par la suite, par le mot hélicoptère) et de son banc d'essai électromécanique et logiciel.
La stabilisation est calculée par un ordinateur non embarqué avec des logiciels de hauts niveaux. Les microcontrôleurs de l'hélicoptère et l'ordinateur communiquent entre eux. Les données émises des différents capteurs de l'hélicoptère sont reçues par l'ordinateur. Celui-ci effectue les calculs numériques (loi de commandes, consignes) puis renvoie les valeurs au microcontrôleur qui réalise les commandes de stabilisation. Les moyens de calcul embarqués permettront dans une deuxième phase de rendre autonome l'hélicoptère en lui permettant de calculer lui même les lois de commande.
Des projets similaires existent déjà (cf. figures ci-dessous) sous la forme commerciale connus sous les noms de Draganflyer, X-UFO. Il existe également des projets réalisés par des étudiants ou par des passionnés (voir la bibliographie).
ENDBOX
,
Le site du
Engager ,
Le site du
Draganflyer )
ENDBOX
Aperçu général d'un hélicoptère à quatre hélices
Un hélicoptère à quatre hélices est une plate-forme volante comprenant une partie mécanique et une partie électronique.
La partie mécanique a la forme d'une croix (donc deux axes) sur laquelle est
attachée quatre moteurs. En général, afin de réduire au maximum le lacet de
l'appareil, deux moteurs tournent dans un sens et les deux autres dans le
sens opposé. On devra donc utiliser deux types d'hélices. Voir
ici. Parfois, sur des modèles de petites
tailles, pour éviter l'inversion du sens de rotation des moteurs, on incline
les moteurs (voir
le
MicroHeli4 de JoseJ sur Rcgroups ).
La partie électronique assure la stabilité de la plateforme en contrôlant la vitesse des moteurs en fonction des données d'une centrale inertielle et des consignes envoyées par l'utilisateur (généralement par radio-commande). Elle peut éventuellement communiquer avec un ordinateur non embarqué au moyen d'un port série à des fins de débogage, de chargement des programmes des µC. Voir la section Asservissement.
ENDBOXContraintes du projet
Robustesse à son environnement. L'appareil est prévu pour fonctionner en intérieur, avec un minimum de perturbation atmosphérique.
Contraintes de dimension et de poids de l'hélicoptère. La plate-forme se veut être de dimension et de poids le plus réduit possible (envergure inférieur a 20 cm, poids en dessous des 200 g). On a choisi de ne pas utiliser de cartes d'acquisitions à cause de leur poids et de leur prix. L'acquisition des données sera realisée par un microcontrôleur PIC.
Communication avec un ordinateur non embarqué. L'hélicoptère communique avec un ordinateur non embarqué au moyen d'un port série. Le microcontrôleur envoie les données de la centrale inertielle à l'ordinateur. Ce dernier fait les calculs flottants de stabilisation et les communique au microcontrôleur embarqué.
Source d'énergie. L'hélicoptère ne dispose pas de batterie, il est alimenté une source d'énergie au sol au moyen de fils électriques. Ce qui permet une économie de poids importante et une autonomie beaucoup plus grande.
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