recrutement

Nouvelles stratégies d'allocation de commande pour le pilotage sûr d'un multicoptère à élingue

Type de recrutement
Thèse
Durée
Urgent
oui
Rattachement
ENAC - ONERA
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Les mini-drones, et en particulier les multicoptères, sont des systèmes de plus en plus répandus dans la vie quotidienne. Ils offrent des solutions innovantes et à bas coût dans des domaines aussi divers que l'agriculture, l’aménagement du territoire, la surveillance de sites sensibles, la sécurité civile, la logistique, ou encore l’acheminement de colis. Le transport de charge sous élingue constitue notamment une solution facilement configurable et parfaitement adaptée à certaines missions comme l’envoi de kits de premiers secours aux victimes de catastrophes ou la livraison à domicile. La construction de plates-formes dans des environnements dangereux est également envisagée dans le futur. Cependant, les études concernant ce mode de transport sont encore peu nombreuses. Si le problème de la synthèse de lois de pilotage/guidage commence à être abordé, celui de leur fiabilité l'est beaucoup moins. C’est d’autant plus étonnant que pour toutes les nouvelles applications citées précédemment, la capacité des multicoptères à mener à bien leur mission en présence d’une ou plusieurs pannes au niveau des actionneurs est l'un des points clefs dans l’optique de leur mise en œuvre à grande échelle.

Deux options principales sont envisageables pour améliorer la fiabilité et permettre de poursuivre les opérations même en cas de défaillance. La première consiste à utiliser une configuration géométrique classique (quadrirotor ou hélicoptère), et à associer plusieurs appareils volant en formation et reliés chacun à la charge par un câble. Cette approche est intéressante, car elle offre de la flexibilité et permet de transporter des charges plus lourdes qu’avec un seul appareil. Elle pose cependant des problèmes de taille la rendant inadaptée à des missions dans un environnement exigu. La seconde option, privilégiée dans le cadre de cette thèse, consiste à utiliser un unique drone suractionné, i.e. possédant des actionneurs redondants, afin de le rendre tolérant aux pannes. Si les charges transportées sont nécessairement moins lourdes et encombrantes que dans le cas précédent, cette approche est la seule possible lorsque l’espace de vol est très contraint (cavité, zone sinistrée, environnement urbain dense...). Les travaux dans cette direction sont encore très rares à l’heure actuelle, et l’objectif général de la thèse est d’étudier des configurations innovantes de multicoptères à élingue permettant de garder le contrôle de l’appareil malgré des défaillances multiples au niveau des actionneurs, ce que ne permettent pas les configurations classiques de type quadricoptère ou hélicoptère. D'un point de vue technique, le défi principal réside dans le développement d’une architecture de pilotage sûre et facilement reconfigurable intégrant notamment des algorithmes d’allocation de commande performants.