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Guilherme Vianna RaffoBruno Vilhena AdornoLaysa Santos Mello2019-08-10T09:39:06Z2019-08-10T09:39:06Z2015-12-15http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATMM4GEssa 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.This dissertation presents the modeling and control of whole-body of aerial manipulator, composed of a quadrotor UAV coupled to a manipulator. The modeling is based on the algebra of dual quaternions to and diferential and forward kinematic models of the heterogeneous serially coupled chain. The dynamic model, obtained from the Euler-Lagrange formulation (which uses the kinematic model), expresses the inuence of the manipulator's movement in the system's center of mass. The presented control laws are developed for the aerial manipulator tracks the desired trajectory in the end-efectors level, while keeping the system stable even in the presence of external disturbances, parametricuncertainties and unmodeled dynamics. Three types of controllers are proposed, which all of them with a cascading control structure formed by two levels. In the first case, it has a kinematic controller in the outer loop and an inverse dynamics controller in the inner loop. The inverse dynamics controller is modified, having in its outer loop a kinematic controller in the task space, which is the space where it performs the task. In the second case, there is a similar controller with the first are, but the inner loop controller is obtained from feedback linearization. Finally, in the third case, there is the H1 linear controler of the outer loop's kinematic model, and in the inner loop, the inverse dynamics controller. The performance of the proposal control strategies is evaluated through simulation and the results had shown acceptable, because it caught up with the objectives of the controllers, who were tracking the trajectory with errors considered small compared to the scale of trajectories. This validates the whole-body modeling techniques based on dual quaternion algebra, that leave the uid and continuous movements and control techniques for underactuated and nonlinear system.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGQuatérniosEngenharia elétricaAeronave não tripuladaVeículos aéreos não tripuladosQuatérnios duaisModelagem de corpo completoControle de sistema subatuadoModelagem e controle de corpo completo de um manipulador aéreoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdisserta__o_laysa_mello.pdfapplication/pdf12668998https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-ATMM4G/1/disserta__o_laysa_mello.pdf314aed030572318209c3f80fb0e21b14MD51TEXTdisserta__o_laysa_mello.pdf.txtdisserta__o_laysa_mello.pdf.txtExtracted texttext/plain212368https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-ATMM4G/2/disserta__o_laysa_mello.pdf.txtb628cf98bf20a0574f9c54a0446226a0MD521843/BUOS-ATMM4G2019-11-14 03:38:33.039oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-ATMM4GRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T06:38:33Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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