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Jean DEMARTINI
Professeur des Universités
Docteur es Sciences
Ingénieur

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Stabilisation d'Appareils Embarqués

Stabilisation d'Appareils Embarqués

M. DEMARTINI nous a présenté une nouvelle solution : le "PENDULE" : appareil suspendu par un câble et lié avec des amortisseurs+ressorts pour filtrer ses mouvements.

VISITE de M. AIMON : On lui a exposé nos 3 solutions : Il nous a confirmé son objectif : prendre des photos à la verticale.

  • stabilisation par gyroscope
  • asservissement
  • pendule

Besoins et contraintes :

  • système transportable
  • poids de l'appareil variable
  • prise des photos à intervalles réguliers (toutes les 5 à 30 s)
  • 1° de dérive autorisé

données techniques :

  • alimentation : 12V/10A
  • temps de pose : de 1/500e à 1/250e (s) avec 150mm de focale
  • poids max : 5kg

Notre entretient c'est conclu par la demande d'un autre rendez vous où nous devrons présenté nos conclusions sur les trois solutions envisagées:

1. Stabilisation par gyroscope:

Objectif: Filtrage des perturbations. L'appareil est stabilisé à l'aide d'un gyroscope qui filtre les mouvements rapides: autorise une dérive maximum de 30° degrés par seconde:

  • On fixe deux axes à l'aide d'un gyroscope : Le gyroscope permet d'empécher les rotations sur les deux axes mais pas les translations n la rotation selon le 3ème axe.
  • On fixe trois axes à l'aide de deux gyroscopes : Dans ce cas l'appareil est orienté dans une directions fixe qui ne peut être modifiée. Les translations restent autorisées.

Problème

  • Attention aux butées mécaniques. Il faut libérer les trois axes de rotation.
  • Il faut prévoir un moyen de règler l'orientation de l'appareil sur sa platine de fixation pour tenir compte d'une dérive de l'avion.
  • Problème d'équilibrage du système. En effet pour ne pas que les gyroscope entraîne un mouvement de précession il faut que le système soit parfaitement équilibré autour de tous les axes fixés. Prévoir un système d'équilibrage si on change d'appareil.
  • Modularité facilitée par la simple utilisation d'un gyroscope.

2. Le Pendule:

Objectif: Filtrage des perturbations. On se sert de la gravité pour filtrer les perturbations crées par les mouvements de l'avion. En effet l'appareil s'aligne sur la gravité apparante grâce a son propre poids. On pourra aussi utiliser des éléments de suspension (ressorts et amortisseurs) afin de filtrer les mouvements de l'appareil. Le déclenchement de la prise de vue n'est autorisé que lorsque l'appareil est correctement orienté.

On mesure la position de l'appareil à partir d'un gyroscope fixé à celui-ci. On peut, par exemple, utiliser un horizon artificiel d'avion pour d'obtenir notre référentiel. L'angle obtenue nous permettra de fixer "la plage de déclenchement" (1° d'écart autorisé).

Problème

  • Le système peut ne jamais se trouver dans la plage de déclenchement.
  • Inconvénient du système : on ne peut pas savoir, a priori, quand la photo va être prise. Il devient difficile de prendre des photos à intervalles réguliers (toutes les 5 à 30 s).???
  • Problème de modularité du système
  • Solidité du système
  • Possibilité de modifier la direction du système

3. L'asservissement:

objectif: asservissement de position.

Utilisation d'une centrale d'inertie comme capteur pour récupérer les accélérations de l'appareil. Utilisation de moteurs (vérins) comme actionneurs.

Problème

  • La correction de la position provoque des mouvements plus rapides de l'appareil ce qui peut rendre floues les photos. En effet le système doit pouvoir rattraper les perturbetion provoqué par l'avion( freq X par ~10 ). Pour garder la position il faut bouger tout le temps. Solution : diminuer le temps de pose, mais est-ce que l'appareil à encore assez de lumière sachant que le temps de pose est de 1/500e à 1/250e (s) avec 150mm de focale et que la fréquence des oscillations de l'appareils est multiplié par ~10.
  • Modularité ?
  • direction peut être modifiée

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