Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.6/3642
Título: Controlo da posição e da atitude de um quadrotor por referências programáveis
Autor: Velosa, Carlos Miguel Nóbrega
Orientador: Bousson, Kouamana
Palavras-chave: Quadrator -- Controlo óptimo
Quadrator -- Controlador de Batz-Keinman
Quadrator -- Controlador gramiano
Quadrator -- Filtro de Kalman
Data de Defesa: 2011
Resumo: Um Quadrotor é uma aeronave com quatro rotores com algumas características dos helicópteros convencionais tais como a capacidade de pairar no ar. Contrariamente aos helicópteros e aos aviões, é uma aeronave capaz de se movimentar de um sítio para outro sem que tenha necessariamente uma determinada atitude como os aviões. É uma aeronave controlável dentro do seu domínio operacional, sem nenhuma margem de estabilidade estática, e exige portanto que a sua atitude seja constantemente controlada. Esta característica que a difere das outras aeronaves requer que o Quadrotor tenha pelo menos um controlador de atitude, caso contrário é quase impossível controlá-lo directamente por um operador. Assim, vários métodos de controlo modernos são apresentados nesta dissertação para a estabilização da posição e da atitude em referências programáveis. São eles o controlador LQR (Linear-Quadratic-Regulator), o controlador de Y. Elkrief, o controlador de Bar-Shalom, e o controlador de Batz-Kleinman. Um controlador a quatro dimensões designado por Gramiano é também implementado permitindo que o Quadrotor mude de um estado para outro num período temporal bem definido. Tendo em conta que um Quadrotor tem um consumo energético consideravelmente elevado devido aos seus quatro motores, é feita uma optimização da autonomia de voo para o tornar mais eficiente. O controlo da posição e da atitude é feito pelo controlador de Batz-Kleinman com uma trajectória definida por waypoints, o que permite que o Quadrotor cumpra uma determinada missão autonomamente. Quanto ao controlo da atitude, este é feito pelo controlador clássico LQR, pelo controlador de Elkrief, pelo de Bar-Shalom, pelo de Batz-Kleinman e pelo Gramiano. De modo a obter o estado do Quadrotor o mais “limpo” possível, isto é, sem ruído, um estimador de Kalman contínuo é implementado recorrendo à aproximação do espaço dual. Por fim, são apresentadas simulações em MatLab® do controlo da posição e sobretudo da atitude, é apresentada a resposta do estimador de Kalman, é feita uma conversão dos sinais de controlo para PWM (Pulse-Width Modulation) em C++ baseando-se na plataforma Arduino Mega, e termina com uma comparação entre os vários controladores.
URI: http://hdl.handle.net/10400.6/3642
Designação: Dissertação apresentada à Universidade da Beira Interior para a obtenção do grau de mestre em Engenharia Aeronáutica
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