Conception et réalislisation d'un mini Quadri-rotor

Abstract

Ce mémoire porte sur la conception et la réalisation d’un mini-quadrirotor dans le cadre d’une étude académique. Le projet vise à explorer les aspects théoriques et pratiques de la conception de véhicules aériens sans pilote (UAV), en mettant l’accent sur la modélisation dynamique, le contrôle et l’intégration matérielle. Un modèle mathématique du quadrirotor a été développé à l’aide du formalisme Newton-Euler, et ses dynamiques ont été simulées dans MATLAB/Simulink pour évaluer les performances d’un algorithme de contrôle PID. Sur le plan pratique, un prototype a été construit à partir d’un châssis DJI-F450, équipé d’un microcontrôleur STM32F411, d’une unité de mesure inertielle (IMU) et de modules de communication NRF24L01. Le prototype a été testé sur un banc d’essai dédié pour évaluer la stabilité en vol et le contrôle de l’altitude et des angles (roulis, tangage, lacet). Les résultats ont démontré la capacité du système à maintenir un vol stable dans des conditions contrôlées, ouvrant la voie à des améliorations futures telles que l’intégration d’un GPS ou l’utilisation d’algorithmes de contrôle avancés. Ce travail contribue à une meilleure compréhension des dynamiques des quadrirotors et de leurs applications potentielles dans les domaines civils et industriels.This thesis focuses on the design and development of a miniature quadrotor as part of an academic study. The project aims to explore both theoretical and practical aspects of unmanned aerial vehicle (UAV) design, with an emphasis on dynamic modeling, control, and hardware integration. A mathematical model of the quadrotor was developed using the Newton-Euler formalism, and its dynamics were simulated in MATLAB/Simulink to evaluate the performance of a PID control algorithm. Practically, a prototype was built using a DJI-F450 frame, equipped with an STM32F411 microcontroller, an Inertial Measurement Unit (IMU), and NRF24L01 communication modules. The prototype was tested on a dedicated test rig to assess flight stability and control over altitude and orientation (roll, pitch, yaw). The results demonstrated the system’s ability to achieve stable flight under controlled conditions, paving the way for future enhancements such as GPS integration or advanced control algorithms. This work contributes to the understanding of quadrotor dynamics and their potential applications in civilian and industrial domains.