Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lima, Fernando Mascagna Bittencourt
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/192899
Resumo: O controle de estabilização do voo de VANTs (veículos aéreos não tripulados) quadrirrotores abrange diversas áreas do conhecimento da engenharia, tais como mecânica, eletrônica e computação. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de diferentes controladores para tal estabilização. Diferentes controladores (lineares e não lineares) foram desenvolvidos e avaliados a fim de estabelecer um comparativo entre os resultados obtidos para cada um e determinar qual deles é o mais eficiente para diferentes condições de voo. Para tal desenvolvimento, um modelo matemático do VANT em questão foi obtido a fim de possibilitar o projeto dos controladores. Este modelo utilizou os parâmetros de um quadrirrotor real que também foi desenvolvido neste projeto para validação da eficiência dos controladores desenvolvidos. O protótipo foi projetado de tal forma a possuir uma autonomia de voo suficiente para realização dos testes, resistência mecânica a todos as condições que pode ser exposto durante o voo, tais como vento e vibrações geradas, e ser controlável. Para a validação da eficiência dos controladores desenvolvidos, foram realizadas tanto simulações quanto testes aplicados ao protótipo fixado a uma estrutura giroscópica de testes. Para a realização das simulações, a planta a ser controlada foi o modelo encontrado anteriormente. Os resultados das simulações mostraram que todos os controladores desenvolvidos são capazes de estabilizar o voo do quadrirrotor. Já os testes aplicados ao protótipo sofreram interferências não modeladas como acoplamento de inércia da estrutura de teste e não linearidades não mapeadas. Isso fez com os resultados encontrados se distanciassem dos resultados obtidos nas simulações.
id UNSP_377763e58522edbb7b1a3d67449734b3
oai_identifier_str oai:repositorio.unesp.br:11449/192899
network_acronym_str UNSP
network_name_str Repositório Institucional da UNESP
repository_id_str 2946
spelling Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagemFlight stabilization control of quadrotor UAVs: modeling, control, simulatório and prototypingQuadrirrotorModelagemControlePrototipagemQuadrotorModelingControlPrototypingO controle de estabilização do voo de VANTs (veículos aéreos não tripulados) quadrirrotores abrange diversas áreas do conhecimento da engenharia, tais como mecânica, eletrônica e computação. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de diferentes controladores para tal estabilização. Diferentes controladores (lineares e não lineares) foram desenvolvidos e avaliados a fim de estabelecer um comparativo entre os resultados obtidos para cada um e determinar qual deles é o mais eficiente para diferentes condições de voo. Para tal desenvolvimento, um modelo matemático do VANT em questão foi obtido a fim de possibilitar o projeto dos controladores. Este modelo utilizou os parâmetros de um quadrirrotor real que também foi desenvolvido neste projeto para validação da eficiência dos controladores desenvolvidos. O protótipo foi projetado de tal forma a possuir uma autonomia de voo suficiente para realização dos testes, resistência mecânica a todos as condições que pode ser exposto durante o voo, tais como vento e vibrações geradas, e ser controlável. Para a validação da eficiência dos controladores desenvolvidos, foram realizadas tanto simulações quanto testes aplicados ao protótipo fixado a uma estrutura giroscópica de testes. Para a realização das simulações, a planta a ser controlada foi o modelo encontrado anteriormente. Os resultados das simulações mostraram que todos os controladores desenvolvidos são capazes de estabilizar o voo do quadrirrotor. Já os testes aplicados ao protótipo sofreram interferências não modeladas como acoplamento de inércia da estrutura de teste e não linearidades não mapeadas. Isso fez com os resultados encontrados se distanciassem dos resultados obtidos nas simulações.The flight stabilization control of quadrotor UAVs (unmanned aerial vehicles) covers several areas of engineering knowledge, such as mechanics, electronics and computing science. The objective of this work is the development of different controllers for such stabilization. Different controllers (linear and non-linear) were developed and evaluated in order to establish a comparison between the results obtained for each one and to determine which one is the most efficient for different flight conditions. For such development, a mathematical model of the UAV in question was obtained in order to enable the design of the controllers. This model used the parameters of a real quadrirotor that was also developed in this project to validate the efficiency of the developed controllers. The prototype was designed to have sufficient flight autonomy to carry out the tests, mechanical resistance to all conditions that can be exposed during the flight, such as wind and generated vibrations, and be controllable. In order to validate the efficiency of the developed controllers, simulations and tests were applied to the prototype attached to a gyroscopic test structure. To perform the simulations, the plant to be controlled was the model previously found. The results of the simulations showed that all the controllers developed are capable of stabilizing the flight of the quadrotor. The tests applied to the prototype, on the other hand, suffered non-modeled interferences such as inertia coupling of the test structure and non-mapped non-linearities. This caused the results found to differ from the results found in the simulations.Universidade Estadual Paulista (Unesp)Bueno, Átila Madureira [UNESP]Silva, Paulo Sérgio da [UNESP]Universidade Estadual Paulista (Unesp)Lima, Fernando Mascagna Bittencourt2020-07-03T14:15:04Z2020-07-03T14:15:04Z2020-06-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11449/19289900093186933004056087P2porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNESPinstname:Universidade Estadual Paulista (UNESP)instacron:UNESP2024-06-28T19:13:37Zoai:repositorio.unesp.br:11449/192899Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.unesp.br/oai/requestopendoar:29462024-08-05T21:31:47.900480Repositório Institucional da UNESP - Universidade Estadual Paulista (UNESP)false
dc.title.none.fl_str_mv Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem
Flight stabilization control of quadrotor UAVs: modeling, control, simulatório and prototyping
title Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem
spellingShingle Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem
Lima, Fernando Mascagna Bittencourt
Quadrirrotor
Modelagem
Controle
Prototipagem
Quadrotor
Modeling
Control
Prototyping
title_short Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem
title_full Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem
title_fullStr Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem
title_full_unstemmed Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem
title_sort Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores: modelagem, controle, simulação e prototipagem
author Lima, Fernando Mascagna Bittencourt
author_facet Lima, Fernando Mascagna Bittencourt
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Bueno, Átila Madureira [UNESP]
Silva, Paulo Sérgio da [UNESP]
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.contributor.author.fl_str_mv Lima, Fernando Mascagna Bittencourt
dc.subject.por.fl_str_mv Quadrirrotor
Modelagem
Controle
Prototipagem
Quadrotor
Modeling
Control
Prototyping
topic Quadrirrotor
Modelagem
Controle
Prototipagem
Quadrotor
Modeling
Control
Prototyping
description O controle de estabilização do voo de VANTs (veículos aéreos não tripulados) quadrirrotores abrange diversas áreas do conhecimento da engenharia, tais como mecânica, eletrônica e computação. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de diferentes controladores para tal estabilização. Diferentes controladores (lineares e não lineares) foram desenvolvidos e avaliados a fim de estabelecer um comparativo entre os resultados obtidos para cada um e determinar qual deles é o mais eficiente para diferentes condições de voo. Para tal desenvolvimento, um modelo matemático do VANT em questão foi obtido a fim de possibilitar o projeto dos controladores. Este modelo utilizou os parâmetros de um quadrirrotor real que também foi desenvolvido neste projeto para validação da eficiência dos controladores desenvolvidos. O protótipo foi projetado de tal forma a possuir uma autonomia de voo suficiente para realização dos testes, resistência mecânica a todos as condições que pode ser exposto durante o voo, tais como vento e vibrações geradas, e ser controlável. Para a validação da eficiência dos controladores desenvolvidos, foram realizadas tanto simulações quanto testes aplicados ao protótipo fixado a uma estrutura giroscópica de testes. Para a realização das simulações, a planta a ser controlada foi o modelo encontrado anteriormente. Os resultados das simulações mostraram que todos os controladores desenvolvidos são capazes de estabilizar o voo do quadrirrotor. Já os testes aplicados ao protótipo sofreram interferências não modeladas como acoplamento de inércia da estrutura de teste e não linearidades não mapeadas. Isso fez com os resultados encontrados se distanciassem dos resultados obtidos nas simulações.
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020-07-03T14:15:04Z
2020-07-03T14:15:04Z
2020-06-01
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11449/192899
000931869
33004056087P2
url http://hdl.handle.net/11449/192899
identifier_str_mv 000931869
33004056087P2
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual Paulista (Unesp)
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UNESP
instname:Universidade Estadual Paulista (UNESP)
instacron:UNESP
instname_str Universidade Estadual Paulista (UNESP)
instacron_str UNESP
institution UNESP
reponame_str Repositório Institucional da UNESP
collection Repositório Institucional da UNESP
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UNESP - Universidade Estadual Paulista (UNESP)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808129331694665728

Registros relacionados