Activité 1 Commande numérique du drone. Drone Parrot. But de l'étude. Présentation de la platine. Le matériel : Le câblage:

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Achille Archambault
il y a 7 ans
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1 But de l'étude Le but de cette étude est de découvrir les lois de commandes du drone Parrot à travers le logiciel "Flowcode" ainsi que les cartes de simulation Matrix. Dans cette activité, nous nous limiterons à une gestion "Numérique" des commandes de vol et des moteurs du drone. Présentation de la platine Le matériel : Afin de pouvoir apprendre à gérer les moteurs du drone, nous allons utiliser trois cartes Matrix : La carte EB-006 : Cette carte est un programmateur de microcontrôleur PIC destiné à commander les cartes Matrix qui y sont reliées. Elle doit être alimentée par un adaptateur secteur/12 VDC. Un cordon USB lui permet d'être programmée par un micro-ordinateur grâce au logiciel "Flowcode" La carte EB-004 : Cette carte est constituée de huit LEDs (de D0 à D7). Elle permet de simuler des sorties TOR (Tout Ou Rien). La carte EB-059 : Cette carte possède huit connecteurs pour servo moteurs. Elle nous permettra de relier le microcontrôleur directement aux variateurs des moteurs brushless du drone. La carte EB-014 : Cette carte possède un clavier numérique 12 touches. Elle permettra de jouer le rôle de télécommande en assignant à chaque touche une action. Un PIC 16F877A : C'est le microcontrôleur qui équipe la carte EB-006 Le câblage: La carte EB-004 sera reliée au PORT B de la carte EB-006. La carte EB-014 sera reliée au PORT C de la carte EB-006. La carte EB-059 sera reliée au PORT A de la carte EB-006 Des fils électriques noirs et rouges seront reliés entre les cartes EB-006 et EB-059 comme indiqué sur la photo ci-contre. Page 1 / 6

2 Commande du drone Télécommande clavier : Nous souhaitons ici pouvoir commander le drone grâce au clavier numérique. Actions du drone Le drone doit pouvoir : Décoller et se maintenir en palier à un mètre de hauteur : DEC Atterrir à partir d'une situation stable (palier) : ATT Avancer en ligne droite : AV Reculer en ligne droite : AR Translater par la droite : TDR Translater par la gauche : TGA Monter : MO Descendre : DE Tourner autour de l'axe des lacets par la droite : RDR Tourner autour de l'axe des lacets par la gauche : RGA RQ : Pour simplifier l'étude, nous ne traiterons pas ici la prise de lacet RDR et RGA. Commandes clavier Le clavier numérique doit permettre de commander les actions du drone suivant le tableau cidessous : Touche Action 5 DEC / ATT 2 AV 8 RE 6 TDR 4 TGA 9 DE 7 MO 3 RDR 1 RGA Page 2 / 6

3 Vitesse moteurs Simulation par LED Dans la première partie, nous n'utiliserons que la carte EB-004 pour simuler l'état de rotation des moteurs. De fait, on considèrera que lorsque qu'une LED est éteinte, la vitesse du moteur associé est suffisante pour faire tenir le drone en sustentation A CONDITION QUE LES QUATRE MOTEURS TOURNENT A LA MEME VITESSE. Cette vitesse sera appelée V0 Lorsqu'une LED s'allumera, cela correspondra à une vitesse de rotation du moteur associé légèrement supérieure à la vitesse V0. On l'appellera V1. EB-004 D3 D2 D1 D0 Moteurs ARG ARD AVD AVG drone M4 M3 M2 M1 1. Remplissez le tableau suivant permettant de définir la vitesse de chaque moteur pour chaque phase de vol. Touche Action AVG - M1 AVD - M2 ARD - M3 ARG - M4 Moteurs 2. Proposez l'algorithme du programme de gestion des moteurs en fonction des codes tapés au clavier numérique. 3. Saisissez votre programme sous Flowcode et simulez le pour valider son fonctionnement. Le drone sera considéré comme volant en palier (les quatre moteurs à la vitesse V0) si aucune touche n'est appuyée. Vous remplacerez la vitesse V0 par un "0" logique et la vitesse "V1" par un "1" logique. 4. Transférez le programme sur la carte MATRIX et testez le bon fonctionnement. Rotation moteurs réels Les moteurs seront commandés par la carte EB-059. Nous utiliserons le câblage et l'affectation suivante : EB-059 J7 J6 J5 J3 Moteurs ARG ARD AVD AVG drone Page 3 / 6

4 Note relative à la commande des variateurs de vitesse des moteurs brushless : Les variateurs de vitesse utilisés sur cette platine sont des variateurs de modélisme. De ce fait, ils sont commandés par un signal de type "Modulation de Largeur d'impulsions " (MLI). C'est un signal binaire impulsionnel périodique d'une fréquence de 20 ms maximum où seule la durée de l'impulsion compte. En clair, il faut fournir au servo une impulsion à 1 (suivie d'un retour à 0). Le servo va prendre en compte la largeur temporelle de cette impulsion qu'il va convertir de façon linéaire en un angle. La durée de l'impulsion de commande peut être comprise entre 1ms et 2ms. 1 ms 2 ms 20 ms max 20 ms max Pour commander les servomoteurs ou les variateurs de vitesse de modélisme avec de tels signaux, le logiciel Flowcode fait appel à des "routines composants" évoluées. Pour ce faire, il faut appeler des éléments mécatroniques du type "Servo" dans le menu. Puis, affecter tous les moteurs utilisés sur le PORTA comme si c'étaient des variateurs de moteurs brushless. Enfin, les routines composants du type correspondant à la génération automatique des signaux de commande seront à placer à différents endroits dans le programme. Les trois fonctions utilisées seront: "EnableServo": Indispensable pour pourvoir utiliser un servo par la suite. Cette instruction se place au début de chaque programme et pour chaque moteur utilisé. "SetPosition": Instruction permettant de passer brutalement à une position (ou vitesse) donnée. Il faudra préciser dans la case "Paramètre" le numéro du servo commandé ainsi que la position désirée. La position adoptée par chaque servo ou la vitesse comprise par chaque variateur dépend du modèle de celui-ci. Néanmoins, la position "0" correspond à une impulsion de 1 ms et la position 255 à une impulsion de 2 ms. "MoveToPosition": Même utilité que la fonction précédente. Page 4 / 6

5 5. Dans un premier temps, saisissez un programme qui amène le moteur AVD M1 à l vitesse V0 si on appuie sur la touche "5". Puis, qui arrête les moteurs en cas d'appui sur la touche "0". Remarque importante : Les vitesses que peut atteindre le moteur brushless sont très élevées et l'alimentation électrique de votre platine ne permet pas de fournir la puissance nécessaire à faire tourner les quatre moteurs à très grande vitesse. De plus, ces vitesses ne sont absolument pas nécessaires pour maintenir le drone en sustentation. C'est pourquoi une vitesse V0 relativement faible (correspondant à une position inférieure à 60 dans Flowcode) devrait suffire. Rq2: Il sera préférable d'utiliser la fonction "MoveToPosition" au lieu de la fonction "SetPosition". 6. Simulez votre programme pour le valider. 7. Transférez votre programme à la platine drone et essayez votre programme. 8. Proposez l'algorithme d'un programme pour que le moteur AVD tourne de plus en plus vite en fonction de la touche appuyée: Touche "1" : position "15" Touche "2" : position "20" Touche "3" : position "25" Touche "9" : position "55" 9. Simulez votre programme pour valider son fonctionnement théorique. 10. Transférez puis, essayez votre programme pour valider son fonctionnement réel. Page 5 / 6

6 Il est maintenant grand temps de se lancer dans la réalisation du programme complet! Lorsque l'on a des moteurs réels à commander ainsi qu'un drone à faire voler, on ne peut se contenter de deux vitesses. En effet, il faudra au minimum : Une vitesse nulle lorsque le drone est au sol, moteurs arrêtés. Une vitesse V0 correspondant à un vol stationnaire du drone. Une vitesse de montée V1 légèrement supérieure à V0. Cette vitesse sera également utile pour faire translater le drone en avant, en arrière, à droite et à gauche. Une vitessev0- légèrement inférieure à V0 pour laisser le drone perdre de l'altitude. 11. Indiquez dans le tableau suivant les vitesses à commander sur chacun des moteurs dans les phases de vol indiquées. Dans un premier temps, la touche "5" ne servira qu'à décoller le drone. L'atterrissage se fera par appui sur la touche "0" Touche Action AVG - M1 AVD - M2 ARD - M3 ARG - M4 Moteurs 12. Faites un petit programme pour la phase de vol décollage-atterrissage afin de pouvoir choisir la vitesse V Faites un nouveau petit programme la phase de vol "montée-stationnaire-descente" pour pouvoir choisir les vitesses V0- et V Proposez un algorithme du programme complet. 15. Simulez votre programme pour valider son fonctionnement théorique. 16. Transférez puis, essayez votre programme pour valider son fonctionnement réel. Page 6 / 6

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