Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au                           Cles FacilBOUCHOUX Florent         ...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil SommaireLes Cansat et leur évolution.................
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilBOUCHOUX Florent                                   ...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilLes Cansat et leur évolutionButs et objectifs des C...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil        Suivre en temps réel à partir d’une statio...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil                                                   ...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilProjet 2006-2007 : Guy           1. Architecture gl...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilImplantation dans la fusée                         ...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilAlgorithme de contrôleTout d’abord, nous avons du t...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilCe choix nous a paru utile pour déterminer l’écart ...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilProjet 2007-2008 : R2           2. Architecture glo...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilMise en œuvreEjection de la fusée Léia du Cles Faci...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilProjet 2008-2009 : Yoda           3. Architecture g...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilImplantation dans la fuséeMise en œuvre   -   Lâche...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil    -   Ejection de la fusée Padmé du Cles Facil à ...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilEjection de la fusée : 900m   - Parapente : à cause...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilPrésentation des objectifs de l’année 2009-2010    ...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil   -   Ajout de tiges ressorts dans l’armature pour...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil                              Figure 3 - Méthode de...
Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilPour plus d’informationsPour mieux comprendre nos p...
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Présentation de l'évolution des CanSat au CLES-FACIL

664 vues

Publié le

Rédigé pour Aerazur (société de Zodiac Aerospace)

Publié dans : Spirituel, Technologie
0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
664
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
2
Actions
Partages
0
Téléchargements
8
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Présentation de l'évolution des CanSat au CLES-FACIL

  1. 1. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilBOUCHOUX Florent Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu octobre 2009
  2. 2. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil SommaireLes Cansat et leur évolution........................................................................................................................4 Buts et objectifs des Cansat..........................................................................................................................4 Ejection.....................................................................................................................................................4 Télémesure...............................................................................................................................................4 Contrôle...................................................................................................................................................5 Récupération............................................................................................................................................5 Evolution des Cansat au CLES FACIL..............................................................................................................5Projet 2006-2007 : Guy................................................................................................................................7 1.Architecture globale..................................................................................................................................7 Implantation dans la fusée...........................................................................................................................8 Mise en œuvre..............................................................................................................................................8 Système de direction....................................................................................................................................8 Algorithme de contrôle.................................................................................................................................9 Résultats.....................................................................................................................................................10Projet 2007-2008 : R2................................................................................................................................11 2.Architecture globale................................................................................................................................11 Implantation dans la fusée.........................................................................................................................11 Mise en œuvre............................................................................................................................................12 Système de direction..................................................................................................................................12 Algorithme de contrôle...............................................................................................................................12 Résultats.....................................................................................................................................................12Projet 2008-2009 : Yoda............................................................................................................................13 3.Architecture globale................................................................................................................................13 Implantation dans la fusée.........................................................................................................................14 Mise en œuvre............................................................................................................................................14 Système de direction..................................................................................................................................15 Algorithme de contrôle...............................................................................................................................15 Résultats.....................................................................................................................................................15 a.Lâcher du ballon (Compétition Nationale) : 100m...............................................................................15 Ejection de la fusée : 900m.....................................................................................................................16Présentation des objectifs de l’année 2009-2010......................................................................................17 4.Evénements.............................................................................................................................................17 Compétition Nationale 2010 (France).........................................................................................................17 Ejection d’une fusée lors de la Campagne Nationale et lors de la Compétition Internationale à Madrid. .17 Architecture globale...................................................................................................................................17 Algorithme de contrôle...............................................................................................................................18Pour plus d’informations...........................................................................................................................20BOUCHOUX Florent 2 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  3. 3. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilBOUCHOUX Florent 3 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  4. 4. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilLes Cansat et leur évolutionButs et objectifs des Cansat Le CANSAT (contraction de Canette-Satellite) est une compétition internationale dont le but est depromouvoir la recherche et les activités spatiales au niveau étudiant. L’objectif est d’embarquer un modulede la taille d’une canette de soda dans une fusée expérimentale et de l’éjecter au sommet de la parabolede vol. Qu’il s’agisse de contrôler un parapente ou de déposer un rover au sol, l’objectif final est d’amenerle CANSAT vers une cible au sol. Cette activité est largement implantée au Japon et aux Etats-Unis et le CLES FACIL, conquit parle défis, c’est alors proposé d’introduire le concept en Europe. L’objectif est d’embarquer un modulede la taille d’une canette de soda dans une fusée expérimentale et de l’éjecter au sommet de laparabole de vol. Dans notre cas, nous avons choisi de concevoir un CANSAT capable de se diriger de manièretotalement autonome jusqu’à la cible au moyen d’un parapente asservi et d’un GPS embarqué. Unefois éjecté, un petit parapente dirigeable se déploie et un système de guidage composé d’un GPS, d’unmicrocontrôleur et d’un servomoteur permet au CANSAT de maitriser sa trajectoire jusqu’à la cible ausol.Ejection Un des défis liés au Cansat est de concevoir un mécanisme maintenant le Cansat solidaire de lafusée pendant toute la phase ascensionnelle, et permettant son éjection à culmination. Nos objectifs pourle système d’éjection ont été les suivants :  Légèreté et compacité du mécanisme  Fiabilité : éviter toute éjection prématurée et s’assurer que l’éjection aura bien lieu au moment voulu.  Puissance suffisante pour éloigner le Cansat et éviter une collision avec la fusée.  Système permettant au parapente du Cansat de ne s’ouvrir qu’une fois éloigné de la fusée.Télémesure Nous avons décidé d’équiper notre Cansat d’un émetteur radio afin de pouvoir récupérer au sol entemps réel les données du vol. Ce choix a été fait de manière à :  Vérifier le bon fonctionnement de l’électronique embarquée du CANSAT lors de la mise en rampe avant le compte à rebours final.  Vérifier la bonne réception des signaux GPS avant le vol et au cours du vol.BOUCHOUX Florent 4 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  5. 5. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil  Suivre en temps réel à partir d’une station de télémesure de notre fabrication au sol, si les actions entreprises par le CANSAT sont suivies d’effet.  Connaître dès l’atterrissage du CANSAT, sa position GPS exacte afin de permettre sa récupération quelle que soit la zone d’atterrissage. Contrôle Le contrôle du CANSAT est la partie la plus complexe et constitue la difficulté principale de lacompétition CANSAT. Les différents algorithmes développés au cours des ans au Cles Facil se sontperfectionnés d’année en année, les moyens de tests également. Désormais, nous possèdons notre proprestation de télémesure qui nous permet de diriger le Cansat au moyen d’un Joystick. Ensuite, lors de lacompétition, cette station ne sert plus que de vérification de bon fonctionnement (aucune action sur leCansat n’est autorisée depuis le sol lors de la compétition).Récupération Le système de récupération du CANSAT doit permettre une descente à une vitesse comprise entre5 et 10 m/sec. Cela doit nous permettre de :  Limiter le rayon de vol en cas d’anomalies, tout assurant une vitesse limitée nécessaire au contrôle de trajectoire.  Récupérer la carte mémoire de la caméra embarquée dans le CANSAT en bon état afin de pouvoir visionner le film du vol.Evolution des Cansat au CLES FACIL Guy (2006-2007) R2 (2007-2008) Yoda (2008-2009) Classe de la Open Class Open Class International Class compétition Mission principale Come Back Come Back Come Back Partie de la fusée Ogive Module éjectable Module éjectable Dimensions Cône : Parallélépipède : Cylindre de la taille Diamètre base : 120mm Base carrée de côté d’une canette de soda : Hauteur : 350mm 120mm Diamètre : 66mm Hauteur : 300mm Hauteur : 115mm Voile Parapente + coque Parapente + coque Parapente Et parachute éjecté après stabilisation Asservissement Unique servomoteur Deux servomoteurs Un seul servo avec avec bras de contrôle (parapente et éjection roue enrouleuse parachute) Electronique Accus, radio, GPS, carte Accus, radio, GPS, carte Accus, radio, GPS, carte embarquée de contrôle (µC), de contrôle (µC), de contrôle (µC), caméra caméra capteur luminosité etBOUCHOUX Florent 5 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  6. 6. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil températureBOUCHOUX Florent 6 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  7. 7. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilProjet 2006-2007 : Guy 1. Architecture globaleBOUCHOUX Florent 7 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  8. 8. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilImplantation dans la fusée Figure 1 - Système déjection du Cansat (ogive)Mise en œuvreEjection de la fusée Iness du Cles Facil à 1200m d’altitude à la campagne 2006-2007 sur le camp militaire dela Courtine.Système de direction - Parapente cerf-volant Symphonie 1,4 o Gamme de vent : de 2 à 6 Bft o Envergure : 140 cm o Vitesse de descente prévue pour notre Cansat : 8 m/s (http://www.cdk.fr/voler/cerf-volant/voiles_souples/symphonie_1_4_article2400.html) - Deux rangées de suspentes raccordés de chaque côté  deux ensembles de suspentes fixes droite et gauche - Deux suspentes simples directrices droite et gauche, fixées à l’arrière de la voile, tirant dur un coin de la voile, offrant ainsi une résistance à l’air et permettant au module de tourner - Un unique servomoteur muni d’un Té tirait soit à droite, soit à gauche sur les suspentes directrices. L’action était unilatérale : tirer à gauche revenait à relâcher à droite et vice-versa.BOUCHOUX Florent 8 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  9. 9. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilAlgorithme de contrôleTout d’abord, nous avons du transformer les coordonnées GPS représentées par des points discrets enune trajectoire de vol pour ainsi être en mesure de prendre la décision de pilotage.Pour y arriver, il était d’abord indispensable de passer du repère terrestre au repère local galiléenappelé ENU (East North Up) dont le plan x,y est tangent à l’ellipsoïde de la Terre.C’est pourquoi nous avons effectué une transformation GPS pour obtenir un repère ECEF (Earthcentered Eath Fixed), repère galiléen centré sur la Terre. Une rotation puis une translation ont étéensuite nécessaires pour arriver au repère ENU. Cela permet en effet à notre repère galiléen d’êtretangent à notre position sur l’ellipsoïde.Grâce à cette transformation, travailler avec des vecteurs directionnels devenait possible. Nous avonsainsi utilisé le vecteur de direction actuel ainsi que le vecteur de direction idéal, le vecteur actuel étantle vecteur entre le point actuel et le point où nous étions il y a deux itérations et le vecteur idéal levecteur entre notre position actuelle et la position de la cible.C’est ce que nous pouvons observer dans le schéma ci-dessous :BOUCHOUX Florent 9 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  10. 10. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilCe choix nous a paru utile pour déterminer l’écart entre la direction actuelle et la direction vers lacible. En effet, une fois nos vecteurs obtenus dans le repère local, l’angle indiquant l’écart voulupouvait facilement être obtenu. Cette différence appelée « delta » a alors pu être associée à uneaction définie par R (pour tourner à droite), L (pour tourner à gauche) et S (pour la position stable).Cette action est exécutée pendant une durée qui est fonction de « delta ». Notons que seule la duréede l’action varie ; l’amplitude du mouvement, elle, reste identique. Une fois l’action effectuée, leCANSAT se stabilise en position S pendant quelques secondes, ce qui nous permet d’acquérir despositions fiables et stables. La même séquence est ensuite répétée en cours de vol.RésultatsVol en « torche » : la vitesse d’éjection très grande a empêché la voile de prendre le vent correctement.Bien que la voile du parapente se soit déployée entièrement, le vol n’était pas contrôlé. L’ensembleCansat+parapente tournait sans arrêt sur le plan horizontal. On ne peut pas qualifier le vol de vol entorche, car les suspentes n’étaient pas emmêlées. Le module refusait tout simplement de se stabiliser,surement à cause du choc lors de l’ouverture de la voile.BOUCHOUX Florent 10 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  11. 11. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilProjet 2007-2008 : R2 2. Architecture globaleImplantation dans la fuséeBOUCHOUX Florent 11 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  12. 12. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilMise en œuvreEjection de la fusée Léia du Cles Facil à 800m d’altitude à la campagne 2007-2008 sur le camp militaire de laCourtine.Système de directionLa même voile a été utilisée pour les trois Cansat, bien que leur masses et tailles soient différentes. Lessolutions offertes dans le commerce ne sont pas très étendues et fabriquer une voile nous-mêmesdemandait une bonne connaissance du domaine du parachutisme que nous n’avons pas. o Vitesse de descente prévue pour notre Cansat : 10 m/sAlgorithme de contrôleL’algorithme de vol n’a pas été amélioré par rapport à l’année précédente. Des soucis lors de la conceptioninformatique du contrôle de vol nous ont poussés à réduire le contrôle en une simple spirale. Finalement, àcause de problèmes électroniques, le vol n’a pas été contrôlé du tout.RésultatsLe système de stabilisation par parachute n’a pas fonctionné comme nous l’attendions. Le parachute s’estouvert, suivit quasi-immédiatement par le parapente (chose inattendue). Ensuite, le parachute, qui auraitdu se détaché, est tout de même resté accroché du à un système d’éjection défaillant. Le Cansat a doncvolé avec un parachute et un parapente. L’algorithme de vol n’a pas fait effet (concept jamais testé,algorithme non fonctionnel). Néanmoins, l’ensemble a effectué un beau vol (non contrôlé), le problème devol non stabilisé de l’année passée était résolu grâce au parachute.BOUCHOUX Florent 12 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  13. 13. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilProjet 2008-2009 : Yoda 3. Architecture globale  GPS  Carte de contrôle  Roue du servomoteur  Accus  RadioBOUCHOUX Florent 13 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  14. 14. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilImplantation dans la fuséeMise en œuvre - Lâcher d’un ballon monté à 150m lors de la compétition Nationale Cansat 2010 sur le site du CELM de Biscarosse.BOUCHOUX Florent 14 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  15. 15. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil - Ejection de la fusée Padmé du Cles Facil à 910m d’altitude à la campagne 2008-2009 au CELM de Biscarosse.Système de directionLa même voile a été utilisée pour les trois Cansat, bien que leur masses et tailles soient différentes. Lessolutions offertes dans le commerce ne sont pas très étendues et fabriquer une voile nous-mêmesdemandait une bonne connaissance du domaine du parachutisme que nous n’avons pas. o Vitesse de descente prévue pour notre Cansat : 3,5 m/sUn système de parachute éjectable a été mis en place. Une fois le module éjecté, le parachute s’ouvre,stabilise l’ensemble et le ralenti, puis est éjecté. Se faisant, il ouvre les liens qui retiennent prisonnier lavoile de parapente qui peut alors s’ouvrir et prendre le contrôle du module.Algorithme de contrôleMéthode de l’aigle :Les coordonnées GPS de la cible sont entrées dans le microcontrôleur avant le décollage ou le lâcher. Unefois le module éjecté, à l’aide du GPS intégré, un cap est défini entre la position actuelle et la cible àatteindre au sol. Si la cible est trop proche par rapport à la vitesse de descente (ce qui arrive dans la plupartdes cas), on applique la méthode de l’aigle. Un cercle fictif de rayon 50m et de centre la cible à atteindreest calculé. Le module est alors dirigé afin de suivre la tangente à ce cercle. Une fois sur le cercle, le modulele suit jusqu’à ce qu’il atteigne une altitude suffisamment basse pour atteindre son point de chute. Ilconverge alors vers le centre du cercle.Résultats a. Lâcher du ballon (Compétition Nationale) : 100m - Parapente : le système de ralentissement et de stabilisation par parachute n’a pas été mis en œuvre ici, car la vitesse initiale du module est nulle. De plus, il faut que la voile s’ouvre le plus rapidement possible afin de prendre le contrôle immédiatement. L’ouverture se fait quasi- instantanément, le pliage ayant été optimisé dans ce sens (voir vidéos du vol). La voile se gonfle correctement, mais est légèrement surdimensionnée. De ce fait, le module a plus tendance à s’éloigner, et le module a du mal à revenir vers la cible  atterrissage à 53m du point prévu. - Des soucis de captage des satellites par le GPS ont occasionnés des coupures dans la transmission des ordres, rendant un peu plus difficile le guidage.BOUCHOUX Florent 15 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  16. 16. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilEjection de la fusée : 900m - Parapente : à cause de la trop grande vitesse de la fusée lors de l’éjection, le parachute n’a pas eu le temps de stabiliser le module avant de se détacher, entrainant une chute du module dans les mêmes conditions que Guy (2006-2007)  vol en cercles sur le plan horizontal. - L’algorithme de vol n’a pas pu être testé à cause de l’instabilité du moduleBOUCHOUX Florent 16 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  17. 17. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilPrésentation des objectifs de l’année 2009-2010 4. EvénementsComme l’année dernière, nous allons participer à la compétition Nationale Cansat qui se déroulera fin aoûtsur le site du CELM (Centre d’Essai de Lancements de Missiles) à Biscarosse. Sur ce même site, nouslancerons notre fusée qui embarquera ce même Cansat. Enfin, nous sommes inscrits à la compétitionInternationale Cansat organisée par le LEEM sur un site proche de Madrid (Espagne).Les conditions d’éjection ne sont pas les mêmes dans chaque cas de figure : lâcher d’un ballon ou éjectiond’une fusée. Cela implique la mise en place de technologies différentes pour un même Cansat.Compétition Nationale 2010 (France)Conditions de lâcher : Cansat monté dans un tube fixé à un ballon à 100-150 mètres d’altitude.Vitesse intiale : nulleSystème de récupération : parapente seul se déployant le plus rapidement possible, afin de commencer lecontrôle de la trajectoire au plus tôt des 15 secondes de descente.Distance de la cible : 20m du point de lâcherEjection d’une fusée lors de la Campagne Nationale et lors de la CompétitionInternationale à MadridConditions de lâcher : éjection à l’apogée de la trajectoire d’une fusée expérimentaleVitesse intiale : vitesse de la fusée lors de l’éjection env. 300km/hSystème de récupération : 1. Parachute de stabilisation : un parachute s’ouvre dans un premier temps et stabilise la chute du module 2. Le parachute se détache en même temps que s’ouvre la voile de parapente (système testé sur R2 (2007-2008) mais ayant subit un disfonctionnement : le parachute est resté accroché)Distance de la cible : aléatoire (dépend de la trajectoire de la fusée), peut atteindre une centaine de mètre(projection sur le plan horizontal).Architecture globale - Voile parapente ou parachute (circulaire à trappes, parapente sans caissons) : - Ajout d’un second servomoteur permettant de tirer sur les deux suspentes de direction à la fois  freinage ou accélération possiblesBOUCHOUX Florent 17 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  18. 18. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil - Ajout de tiges ressorts dans l’armature pour une meilleure ouverture et rigidité de la voileAlgorithme de contrôle - Application de la méthode de l’aigle, prenant cette fois en compte les phénomènes météorologiques (thermiques, vent,…) dans le cas de l’utilisation d’un parapente - Application d’une méthode de chute « libre » dans le cas de l’utilisation d’un parachute à trappes : une fois la cible atteinte en hauteur, le module descend directement sur elle : Figure 2 - Méthode de laigle (adoptée sur Yoda avec une aile de parapente)BOUCHOUX Florent 18 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  19. 19. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles Facil Figure 3 - Méthode de contrôle avec parachuteBOUCHOUX Florent 19 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -
  20. 20. Dossier de présentation de l’évolution des projets Cansat au Cles FacilPour plus d’informationsPour mieux comprendre nos projets : - Site Internet du Cles Facil : http://clesfacil.insa-lyon.fr (rubrique Projets) - Dossier contenant les photos et vidéos des différents Cansat et leur vol (joint à ce document)Pour nous contacter : - Adresse mail : cles-facil@insa-lyon.frBOUCHOUX Florent 20 Cles FacilMEZIANI Rafik Pôle TechniqueRIEDINGER Mathieu - octobre 2009 -

×