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Architecture logicielleContrôle des moteurs

FQAKalman

Lucas et KanadePlanning

Présentation du Projet Copterix

Copterix team

Télécom Paristech

30 mars 2011

Axel SchumacherBertrand Chazot

Loïc RaucySamuel Mokrani

Copterix team ROSE 1 / 16 30 mars 2011

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Plan

1 Matériel

2 Architecture logicielle

3 Contrôle des moteurs

4 FQA

5 Kalman

6 Lucas et Kanade

7 Planning

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Matériel

Gumstix OveroTide/FEWifiCaméraTobi : liaison avec notre pcb (UART et reset)

TobiPCB

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La Gumstix

UbuntuInstallation de paquetsSystème connu et utiliséLéger grâce à une debootstrap minimale

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Notre PCB

IMUAltimètres (Capteur de pression et Sharp)AccéléromètreGyroscopeMagnétomètre

Contrôleur RadiofréquenceContrôle des moteursContrôleur JTAG

But du STM32MultiplexeurTemps réel pour Kalman

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Les différents modules

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Les communications

Communication interprocessus Gumstix avec 0MQCommunication Gumstix/STM32 via UART

Protocole XModem ou ZModem, ou même familleSimplicité, début/fin de frame, contrôle d’erreur

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PID

Asservissement par PID à deux niveaux.Bas niveau : lacet, roulis, tangage, altitudeHaut niveau : déplacement selon x et y

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Problème de Wahba

Problème de Wahba : trouver l’orientation spatiale d’un objetpar rapport à une base de référence.Système de coordonnées fixes liés à la terre : xe , ye , ze

Système de coordonnées mobiles : xm, ym, zm

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Angles d’Euler

La base mobile peut être exprimée par rapport à la base fixe justepar composition de 3 rotations : autour de son axe z, puis y et enfinx.Copterix team ROSE 10 / 16 30 mars 2011

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Quaternions

Représentation de rotations :matrice de rotation 3 ∗ 3. Une par axe puis on fait le produit.quaternion : a + b ∗ i + c ∗ j + d ∗ k = a + ~v avec a ∈ (R) et~v ∈ (R3)

Un quaternion par axe puis on fait le produit

Copterix team ROSE 11 / 16 30 mars 2011

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Quaternions

Représentation de rotations :matrice de rotation 3 ∗ 3. Une par axe puis on fait le produit.quaternion : a + b ∗ i + c ∗ j + d ∗ k = a + ~v avec a ∈ (R) et~v ∈ (R3)

Un quaternion par axe puis on fait le produit

Copterix team ROSE 11 / 16 30 mars 2011

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Mise en œuvre

Les accéléromètres renvoient :ax = g ∗ sin θtay = −g ∗ cos θt ∗ sin θraz = −g ∗ cos θt ∗ cos θr

Les magnétomètres renvoientles composantes du champmagnétique selon les trois axesdans la base mobile.

Copterix team ROSE 12 / 16 30 mars 2011

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Kalman : Pourquoi et comment

Pourquoi :Mesures bruitées venant de l’IMU.

Comment :L’algorithme classique contient une inversion de matrice.Utilisation de l’algorithme séquentiel (sans inversion dematrice)Plus adapté aux systèmes embarqués

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Nos variables

État : Xk contientDeux premières colonnes de la DCMLe biais des gyroscopes

Contrôle : Uk contientLes données des gyroscopes

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Lucas et Kanade

On dispose de deux images en niveau de gris, A et B , espacéesdans le temps de δt.On cherche à déterminer les vecteurs déplacement de certainspoints d’intérêt.On se donne pour cela une fenêtre de recherche pour chaque pointd’intérêt.Il ne reste plus qu’à trouver le déplacement qui minimise l’erreur :

ε(ν) =

px+ωx∑x=px−ωx

py+ωy∑y=py−ωy

(A(x , y)− B(x + νx , y + νy ))2

On va pour cela annuler sa dérivée.

Copterix team ROSE 15 / 16 30 mars 2011

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Planning

30/03 : Fin de l’étude physique (Simulation, Kalman)04/04 : communication gumstix/STM32 (simulée entre PC etcarte TP)04/04 : testbench logiciel et matériel (FQA + Kalman + PID)11/04 : FE et Wi-Fi18/04 : Vol stable22/04 : Déplacement de coptérix25/04 : Contrôle grâce au Wi-Fi et à la télécommande

Copterix team ROSE 16 / 16 30 mars 2011