Modelagem e controle de corpo completo de um manipulador aéreo

• Autor(a) principal: Laysa Santos Mello
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATMM4G
• topic: Veículos aéreos não tripulados; Quatérnios duais; Modelagem de corpo completo; Controle de sistema subatuado; Quatérnios; Engenharia elétrica; Aeronave não tripulada

Essa dissertação apresenta a modelagem e controle de corpo completo de um manipulador aéreo, composto por um VANT do tipo quadrirrotor acoplado a um manipulador. A modelagem se baseia na álgebra de quatérnios duais para obter os modelos cinemáticos diretoe diferencial da cadeia heterogênea serialmente acoplada. O modelo dinâmico, obtido a partir da formulação de Euler-Lagrange (que utiliza o modelo cinemático), expressa a influência do movimento do manipulador no centro de massa do sistema. As leis de controleapresentadas são desenvolvidas para que o manipulador aéreo siga a trajetória desejada no nível do efetuador, enquanto se mantêm estável, mesmo na presença de distúrbios externos, incertezas paramétricas e dinâmicas não modeladas. Propõem-se três controladores, sendo todos com estrutura de controle em cascata, formados por dois níveis. No primeiro caso, tem-se no nível externo um controlador cinemático e no nível interno um controlador de dinâmica inversa. O controlador de din^amica inversa é modificado, tendo na sua malha externa um controlador cinemático no espaço da tarefa, que é o espaço onde se realiza a tarefa. No segundo caso, tem-se um controlador similar ao primeiro, mas o controlador do nível interno é obtido por meio da linearização por realimentação. Finalmente, no terceiro caso, tem-se o controlador H1 linear do modelo cinemático no nível externo e no nível interno, o controlador de dinâmica inversa. Para avaliar o desempenho das técnicas implementadas, são realizadas simulações e os resultados apresentados mostram-se aceitáveis, pois alcançou-se os objetivos propostos, que era rastrear a trajetória, com erros considerados pequenos em comparação a escala das trajetórias. Isso valida as técnicas de modelagem de corpo completo, baseada na álgebra de quatérnios duais, que deixam os movimentos fluídos e contínuos e as técnicas de controle para as características de subatuação e não linearidade.