Control of fixed wing unmanned aerial vehicles in autonomous variable shape formation flight

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cordeiro, Thiago Felippe Kurudez
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/34734
Resumo: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018.
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spelling Cordeiro, Thiago Felippe KurudezIshihara, João YoshiyukiFerreira, Henrique Cezar2019-06-05T21:38:34Z2019-06-05T21:38:34Z2019-06-052018-11-22CORDEIRO, Thiago Felippe Kurudez. Control of fixed wing unmanned aerial vehicles in autonomous variable shape formation flight. 2018. 103 f., il. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.http://repositorio.unb.br/handle/10482/34734Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018.Nesta tese são propostos controladores para voo em formação de veículos aéreos não tripulados (VANTs) de asa fixa. Primeiro, mostra-se que independente do sistema de referência adotado para modelar a formação, controladores baseados na técnica de inversão não linear simplificam a dinâmica da formação para de duplo integrador. Para o sistema de referência do líder, é proposto um controlador baseado em inversão não linear para formações com formato variante no tempo e com líder manobrante, o que representa um avanço em relação aos controladores baseados em inversão linear para voo em formação existentes na literatura. Também é proposto um algoritmo de planejamento de trajetória e de prevenção de colisão baseado no sistema de referência do líder. O desempenho de controladores baseados em inversão não linear depende da precisão dos modelos utilizados para projeto. A técnica de controle por modos deslizantes pode conferir robustez ao sistema de controle. No entanto, pode resultar leis de controle que chaveiam em excesso, o que pode comprometer a durabilidade de atuadores. Nesta tese são então propostas duas arquiteturas de controle de voo em formação baseadas na técnica de controle por modos deslizantes e com filtros passa baixa para atenuar o efeitos indesejado do chaveamento. Nessas arquiteturas a ação de controle em cada VANT utiliza seus próprios dados e dados de VANTs de sua vizinhança. A estabilidade das arquiteturas de controle propostas é demonstrada utilizando-se funções de Lyapunov. A eficácia dos controladores propostos é mostrada por meio de simulações.In this thesis fixed wing unmanned aerial vehicle (UAV) formation flight controllers are proposed. First, it is shown that independently of the used coordinate frame to model the formation, nonlinear dynamic inversion (NLDI) based controllers simplify the formation dynamics to a double integrator. To the leader’s frame, a NLDI-based controller is proposed to time-varying formation shape and maneuvering leader, an improvement to NLDI-based controllers from literature. A leader’s reference frame based path planner and collision avoidance algorithm is also proposed. The performance of the NLDI-based relies in the precision of the model used in the project. The sliding mode control (SMC) technique can provide robustness to the control system. However, it can result in control laws with excessive chattering, which can compromise the durability of actuators. In this thesis, two SMC-based formation flight control architectures with low pass filters to attenuate the unwanted effect of the chattering are proposed. In these architectures, the control law in each UAV uses its own data and data from UAVs from its neighborhood. The stability of the proposed control architectures is proved by Lyapunov functions. The effectiveness of the proposed controllers is shown via simulations.InglêsporA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessControl of fixed wing unmanned aerial vehicles in autonomous variable shape formation flightControle de veículos aéreos não tripulados de asa fixa em voo autônomo em formação com formato variávelinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisVeículos aéreos não tripuladosControladores para vooInversão não linearreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2018_ThiagoFelippeKurudezCordeiro.pdf2018_ThiagoFelippeKurudezCordeiro.pdfapplication/pdf6777126http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/34734/1/2018_ThiagoFelippeKurudezCordeiro.pdfd9cbe7fa5ce7b5fb6ed688cb2cd7f367MD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain671http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/34734/2/license.txtbacfee268cc5d4f6aaa2e6e0066d38f5MD52open access10482/347342023-07-07 18:09:48.288open accessoai:repositorio2.unb.br:10482/34734QSBjb25jZXNzw6NvIGRhIGxpY2Vuw6dhIGRlc3RlIGl0ZW0gcmVmZXJlLXNlIGFvIHRlcm1vIGRlIGF1dG9yaXphw6fDo28gaW1wcmVzc28gYXNzaW5hZG8gDQpwZWxvIGF1dG9yIGNvbSBhcyBzZWd1aW50ZXMgY29uZGnDp8O1ZXM6DQoNCk5hIHF1YWxpZGFkZSBkZSB0aXR1bGFyIGRvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvciBkYSBwdWJsaWNhw6fDo28sIGF1dG9yaXpvIGEgVW5pdmVyc2lkYWRlIGRlIEJyYXPDrWxpYQ0KIGUgbyBJQklDVCBhIGRpc3BvbmliaWxpemFyIHBvciBtZWlvIGRvcyBzaXRlcyB3d3cuYmNlLnVuYi5iciwgd3d3LmliaWN0LmJyLA0KIGh0dHA6Ly9oZXJjdWxlcy52dGxzLmNvbS9jZ2ktYmluL25kbHRkL2NoYW1lbGVvbj9sbmc9cHQmc2tpbj1uZGx0ZCBzZW0gcmVzc2FyY2ltZW50byBkb3MgDQpkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcywgZGUgYWNvcmRvIGNvbSBhIExlaSBuwrogOTYxMC85OCwgbyB0ZXh0byBpbnRlZ3JhbCBkYSBvYnJhIGRpc3BvbmliaWxpemFkYSwNCiBjb25mb3JtZSBwZXJtaXNzw7VlcyBhc3NpbmFsYWRhcywgcGFyYSBmaW5zIGRlIGxlaXR1cmEsIGltcHJlc3PDo28gZS9vdSBkb3dubG9hZCwgYSB0w610dWxvIGRlIA0KZGl2dWxnYcOnw6NvIGRhIHByb2R1w6fDo28gY2llbnTDrWZpY2EgYnJhc2lsZWlyYSwgYSBwYXJ0aXIgZGVzdGEgZGF0YS4=Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestopendoar:2023-07-07T21:09:48Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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