Commande optimale minimisant la consommation d'énergie d'un drone utilisé comme relai de communication

Ce projet a pour objectif de mettre en application la commande optimale, plus particulièrement le régulateur linéaire quadratique pour le contrôle de position d’un véhicule aérien sans pilote à quatre hélices connu comme étant un quadrotor. Ce dernier possède une structure symétrique et simple. Ainsi, son contrôle est relativement facile par rapport aux hélicoptères traditionnels. La commande optimale peut s’avérer être un contrôleur idéal permettant de concilier entre les performances de poursuite et la consommation d’énergie. En pratique, les conditions de linéarité ne sont pas satisfaites, mais certaines élaborations du régulateur linéaire quadratique ont été utilisées dans de nombreuses applications non linéaires avec de bons résultats. Le contrôleur linéaire quadratique utilisé dans le présent mémoire est présenté sous deux formes : simple et adapté à l’état de charge de la batterie. Dans ce projet, on se base sur la structure traditionnelle du régulateur linéaire quadratique et on introduit un nouveau critère qui se base sur l’état de charge de la batterie, dans le but d’optimiser la consommation d’énergie. Dans ce mémoire, le contrôleur linéaire quadratique est appliqué pour commander le quadrotor. Cette commande est destinée à être utilisée pour contrôler et maintenir la trajectoire désirée pendant plusieurs manoeuvres tout en minimisant la consommation d’énergie. À la fois simple et adapté, le contrôleur linéaire quadratique est mis en oeuvre sous Simulink en temps discret. Le modèle simule la dynamique et le contrôle d'un quadrotor. Les performances et la stabilité du système sont ensuite analysées avec plusieurs tests, du simple vol stationnaire aux trajectoires complexes en boucle fermée