Modelação, Simulação e Controlo de um Veleiro com Vela Asa

• Autor(a) principal: Miranda, Ana Cláudia Bastos
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/20143
• topic: Veleiro; Vela asa rígida; Vela asa rígida de rotação livre; Sailboat; Rigid-wing sail; Free-rotating rigid wind sail

O objetivo desta dissertação é conceber uma vela asa rígida simétrica, de rotação livre com cauda, integrável num veleiro autónomo com um sistema de controlo baseado em Robot Operating System (ROS). O estudo inicial desta dissertação abrangeu: (i) veleiros autónomos com vela rígida e tradicional e as competições de veleiros autónomos existentes, (ii) os diferentes tipos de materiais e componentes eletrónicos empregues nos veleiros autónomos, (iii) seleção do perfil alar e as forças aplicadas na vela asa e (iv) o estudo das ferramentas de simulação existentes. Em seguida, desenhou-se uma vela asa com cauda (ambas com perfil alar EPPLER 479), um sensor anemómetro (que calcula o vento aparente), um sistema de controlo da cauda (que recorre ao ˆangulo de ataque atual e desejado como entradas) e um sistema de controlo de direção (que recorre `a posição atual do veleiro e à posição desejada como entradas). Posteriormente, procedeu-se à simulação da plataforma desenhada no software Autodesk Fusion 360 importada no ambiente de simulação Gazebo. Subsequentemente, foram adicionados diversos plugins ao ambiente de simulação, nomeadamente plugins reutilizados, alterados e desenvolvidos de raiz. O sistema de controlo foi desenvolvido no ambiente ROS recorrendo a um controlador Proportional - Differential (PD) para controlo da cauda e um controlador Proportional (P) para controlo da direção do veleiro. Por fim, foram realizados testes de controlo da vela asa, para validar o controlo via cauda e a propulsão do veleiro, assim como testes de controlo de direção para validar o mecanismo de direção do veleiro. Além disso, foi criado o diagrama polar para o modelo desenvolvido que descreve as características dinâmicas do veleiro.