Stabilisation sur les multi rotors

[Jean30]

A destination des débutants et plus aguerris, quelques notions que vous allez m'aider à enrichir concernant la stabilisation des multi rotors (pour l'instant essentiellement des tri ou quadri).

- Un multi rotor avec moteurs + hélices simples ne peut voler sans stabilisation électronique, donc les ordres donnés passent par un système électronique entre le récepteur et les contrôleurs des moteurs.

- Tous ces systèmes utilisent des gyroscopes en tant qu'accéléromètres ou indicateurs de cap.

- On peut utiliser des gyros individuels ou des cartes spécifiques, il y a le choix.

Parmi les principes de stabilisation, je vois 3 niveaux de contrôle :

1) stabillisation par accéléromètres (gyros en mode normal). Si une perturbation modifie l'assiette, le système va contrer l'action mais sans retour à la position de départ. C'est une action très rapide et sans elle, les multi rotors sont incontrôlables. Les perturbations (vent) sont très vites contrées et la variation d'assiette résultante reste faible mais suffisante pour engager une glissade. L'engin doit être piloté en permanence.
Les gyroscopes peuvent dériver et nécessiter en vol un léger trim de l'assiette en stationnaire. Le vol stationnaire avec vent continu nécessite la mise en translation de l'engin et son maintient. Donc, une mise en inclinaison, retour des commandes au neutre et léger soutien aux gaz.

2) stabilisation par accéléromètres et correcteur d'assiette. L'assiette est corrigée de façon rapide comme en 1) mais avant le décollage, une assiette de référence est définie (à plat) grâce à 2 gyroscopes utilisés en conservateur de cap (centrale inertielle). Le retour au neutre entraine la mise à plat de l'appareil. Pour avancer, il faut donc maintenir une action sur le manche (profondeur et/ou ailerons) un peu comme sur les hélicoptères birotors. L'altitude n'est pas contrôlée et nécessite d'être pilotée manuellement. En cas de vent, l'appareil reste à plat mais s'il n'est pas contré, il va se laisser emmener dans le flux d'air. Dans ce cas, le stationnaire nécessite un maintient des commandes d'assiette dans une position donnée. le gros avantage de ce système est de bien mieux gérer un coup de panique, on lâche les manches, un peu de gaz pour monter et on a le temps de faire revenir l'appareil.

3) stabilisation totale. Idem qu'en 1) et 2) avec en plus divers systèmes de contrôle de la position absolue de l'appareil. Altitude, GPS, compas magnétiques, caméra vers le sol. Ca existe, c'est encore un peu cher, mais c'est l'avenir et en plus on peut programmer des trajets et un retour automatique au point de départ en cas de perte radio. Ces systèmes supplémentaires sont combinés afin de pallier leurs propres faiblesses. GPS : altitude mal définie, position imprécises si peu de satellites. Compas magnétique : dépend du lieu (variations locales), altimètre : dérive, centrale inertielle : dérive.

Je n'ai l'expérience que du niveau 1) qui a l'avantage d'être bon marché et nécessite de faire un vrai pilotage.

A vous de préciser ou corriger d'éventuelles erreurs. le but, c'est d'en savoir un peu plus sur vos expériences dans ce domaine et de les faire partager.

Pilotez bien les amis !!!

[azertyuio2929]

Trés bon sujet! Ca m'a permis de savoir quoi choisir pour mon helico.
Merci

[Franck_84]

Envoyé par Jean30

stabillisation par accéléromètres (gyros en mode normal)

Bonsoir,

Je ne suis pas un spécialiste des multicoptère, mais je m'intéresse au sujet. Je suis d'accord sur les 3 modes de contrôle, mais pas sur les capteurs utilisés. Un accéléromètre n'est pas un gyroscope: un accéléromètre mesure une accélération c'est à dire une variation de vitesse, et un gyroscope mesure une variation d'angle. Les deux capteurs sont complémentaires. Mes compétences sur le sujet s'arrêtent là

Franck

[snyp]

Salut, un capteur gyroscope 3 axe peut marcher sans accelerometre tandis que l'inverse n'est pas possible.

Envoyé par Tapatalk

[Jean30]

Tu as raison, un spécialiste nous en dira plus, il y a plusieurs technologies, selon l'évolution et le coût du matériel. Actuellement les capteurs Mem's sont très utilisés, la vitesse est une variation de position et l'accélération, une variation de la vitesse, avec des calculateurs, on peut passer de l'un à l'autre.
Le peu que je connaisse sur les mem's, c'est un principe basé sur l'oscillation d'une masse, à accélération nulle, la fréquence est connue et en cas d'accélération, la fréquence varie, on intègre les variations de fréquence pour avoir la vitesse et la position. Les gyros piezo, c'est une masse au bout d'un quartz qui envoie plus ou moins de courant selon la déformation, donc, là aussi, on mesure seulement une accélération.
Pour la navette et les missiles, il y a le gyrolaser, là ce sont des interférences lumineuses qui sont comptées, l'explication est assez complexe, une histoire de relativité, mais il n'y a pas mieux actuellement.

[Jean30]

Envoyé par snyp

Salut, un capteur gyroscope 3 axe peut marcher sans accelerometre tandis que l'inverse n'est pas possible.

Envoyé par Tapatalk

Sauf, qu'à ma connaissance, seuls les gyroscopes mécaniques donnent une position de référence avec les dérives que l'on connaît, à vérifier, mais il me semble que nos gyros à conservateur de cap sont basés sur des accéléromètres + calculateur, à part un cap magnétique ou des données GPS, il n'y a pas de référentiel fixe. Ce qui transforme un accéléromètre en gyroscope, c'est un calcul d'intégration et de filtrage des parasites du capteur. Par contre, je n'ai pas tout compris sur les cartes multiWII qui ont des accéléromètres et des gyroscopes, c'est surement un histoire de types de capteurs, d'une certaine façon, on a besoin de contrôler très rapidement les mouvement rapides dus aux turbulences et de contrer plus lentement la dérive de l'assiette. Sur la multiwii, il y a des très bons en programmation qui en connaissent un rayon, ce n'est pas mon cas.

[snyp]

Gyroscope: difference d'inclinaison en degres
Accelerometre: difference d'inclinaison en degred/seconde.
Dans les carte multiwii on ce sert des acc pour savoir ou est le quad, si il est descendu de 1 degres par seconde a droite la carte avec le code va le faire compenser de 1 degres a gauche ( exemple vaste je c pas si c'est exactement comme sa que sa ce passe).sans l'acc le quad reste a une position donée comme tu la dit.
Pour le conservateur de cap on rajoute un magnetometre.quand le quand est par exemple au cap 219 et que l'on active cette fonction le quad restera sur celle ci

Pour l'altitude on utilise un capteur de pression pour garder une altitude a plus de 3 metre ert un capteur a ultrason pour ce qui est moin de 3 metre.

Le gps lui sert a garder sa position a un endroit fixe ( latitude et longitude)

Pour ma part je vois sa comme sa.
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[Jean30]

Tout à fait d'accord, pour contrôler l'assiette, il me semble qu'un système à 3 gyros à conservateur de cap suffirait. Avec la carte KK, ce sont des gyros mais utilisés sans conservateur de cap, en fait dans ce mode, il s'agit de gyromètres qui mesurent donc une vitesse de variation angulaire, en mode conservateur de cap, on intègre cette variation pour en déduire une position angulaire fixe.
Les accéléromètres sont des capteurs linéaires, le principe est différent et c'est pour ça qu'ils sont importants afin d'augmenter la précision et la réactivité du système, c'est ce qu'il y a sur les cartes multiwii, il semblerait que les résultats soient assez proches de la carte KK à part la possibilité du retour à plat, ce qui n'empêche pas la glissade en cas de vent, il n'y a que des référentiels absolus qui peuvent fixer correctement la position par rapport au sol.

[snyp]

Tout a fait d'accord avec et excuse moi car je croyais que tu parlais des gyroscope comme les itg 3000 et 3205.
Pour les gyro des carte KK, je ne pourrais pas te dire mais il me semble que sa marche comme sa.

Envoyé par Tapatalk

[xterminhate2]

Il me semble que les gyros mesurent la rotation de l'engin par rapport aux 3 axes X Y et Z. Les acc mesurent la translation sur les 3 axes. Ces deux groupes de capteurs donnent seulement une variation. Cela permet au calculateur de vol de stabiliser l'attitude de l'engin. Ainsi pour la position absolue, on complete par un recepteur GPS.