MINES ParisTech CAS - Centre automatique et systèmes

VERS UN OISEAU ARTIFICIEL

22 septembre 2010, Salle 302 Bat P Couperin, à l'Ecole des Mines, Fontainebleau.
10h45 : Yves LENOIR, CAS Mines Paristech

L'expérience enseigne que la réalisation d'un vol battu se rapprochant de celui des oiseaux a toujours été une entreprise longue et périlleuse.

La démarche adoptée, alternant analyse bibliographique, observation, réflexion sur l'optimisation énergétique, modélisation, dimensionnement, construction, tests de modules et essais en vol a conduit à sélectionner une morphologie "innovante" pour un oiseau artificiel, aussi proche que possible de celle des oiseaux. La version concrétisant ce choix est quasiment achevée et des tests en charge de l'ensemble moteur-transmission-ailes ont été réalisés avec succès.

La question du contrôle est envisagée comme une assistance au pilotage radio-commandé. Vu du pilote, l'oiseau se commande comme un avion trois axes. Les mesures d'accélération et de rotation (par gyromètre piézo) et de la vitesse-air (par tube de Pitot) servent à établir les moyennes par cycle de battement des accélérations verticale et horizontale (on ne s'intéresse qu'au vol dans un plan vertical). L'assistance au pilotage est basée sur une information calculée hors ligne assignant une consigne a priori (feed-forward) du réglage des ressorts de vrillage des ailes, de la période de battement et de l'assiette en fonction de la vitesse-air et de la consigne de vitesse (manette des gaz) envoyée par le pilote. Ce feed-forward est sensé assurer une trajectoire horizontale. Les asservissements programmés oeuvrent périodiquement (contrôle du rapport cyclique entre durées de l'abaissée et du relèvement, ajustement de la durée de l'abaissée et réglage de l'assiette). On a un découplage excellent, vérifié en simulation, entre contrôle de la vitesse-air par la durée de l'abaissée (c'est-a-dire par la période du battement) et contrôle de portance par l'angle d'assiette. L'écart entre consigne de vitesse et vitesse-air sert à sélectionner un feed-forward sensé fournir une accélération/décélération donnée. Le pilote fait partie de la boucle d'asservissement (contrôles d'altitude et de vitesse ascensionnelle, de direction/lacet et du roulis).

Des simulations ont montré que ce schéma de contrôle était facile à régler. Le système de mesure a été testé dynamiquement au laboratoire en simulant à la main les variations d'accélération engendrées par le battement.

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