Controle tolerante de quadricópteros em cenários com falhas em atuadores e sensores

• Autor(a) principal: Okada, Kenji Fabiano Ávila
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34929; http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.195
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Quadricóptero; Quadcopter; FDD; FTC; KF; EKF; UKF; Filtro de Kalman em Três Estágios; Three-Stage Kalman Filter; Filtro de Kalman Adaptativo; Adaptive Kalman Filter; Engenharia elétrica; Falhas de sistemas de computação; Filtros adaptativos; Sensoriamento remoto

Os métodos de detecção e diagnóstico de falhas (FDD) e controle tolerante a falhas (FTC) têm atraído interesse significativo nas pesquisas devido às imposições do desenvolvimento tecnológico de diferentes sistemas em garantir operações seguras, continuidade de execução das funções requisitadas, redução de custos e a otimização das tarefas de manutenção. Dentre esses sistemas, estão os veículos aéreos não tripulados (VANTs), em especial o quadricóptero. Em razão de suas características, o quadricóptero é atualmente aplicado em uma grande escala para a solução de diversos problemas e adversidades. Diante disso, este trabalho implementa diferentes abordagens de FDD baseadas em filtro de Kalman (linear, estendido e unscented, todos com estrutura em três estágios e adaptativa) para a estimação das falhas, e um controle tolerante para o quadricoptero, considerando diferentes falhas com comportamentos não lineares e com possibilidade de ocorrência simultânea nos seus atuadores e sensores. As perturbações ocasionadas pelos ventos são abordadas na análise do comportamento do sistema FTC, em conjunto com outras obtidas por meio da comparação do desempenho das diferentes versões do filtro de Kalman. Dentre os resultados, os métodos de FDD foram eficientes nas estimações das falhas nos cenários considerados, especialmente o filtro adaptativo. Isso proporcionou uma melhoria significativa na segurança e confiabilidade do quadricóptero pela estrutura de FTC, pois o sistema que antes se tornava instável na presença das falhas, se manteve estável com a implementação desse tipo de controle.