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Controlo supervisionado de aeronaves autónomas

Publication . Antunes, Sandra Clara Rodrigues; Bousson, Kouamana

Este trabalho de desenvolvimento tem foco num controlo supervisionado num contexto de novas metodologias de trabalho para missões em aeronaves autónomos. Para ilustração do problema de controlo são usadas missões, e suas problemáticas, de inspeção de linhas elétricas aéreas, em que no momento de recolha e processamento de dados o operador está perante um conjunto de tarefas, nomeadamente de: controlo, vigilância e supervisão, que deverá ter em conta para durante a missão, e em tempo real, de forma a conseguir manipular o sistema mantendo as distâncias seguras entre os obstáculos e a aeronave, de acordo com um determinado envelope de segurança que se pretende impor à situação de/em voo. A verificação do estado das linhas elétricas e suas infraestruturas é uma atividade essencial para garantir o bom funcionamento da rede elétrica e fornecimento da energia ao consumidor final. Efetuar trabalhos de monitorização em segurança é o objetivo primordial destes trabalhos aéreos. Para este efeito, o desenvolvimento de sistemas versáteis para a inspeção de linhas de média e alta tensão representa um elemento inestimável para a manutenção destas, quer do ponto de vista corretivo como também preventivo. A inspeção de linhas elétricas desenvolvida a partir de meios aéreos tripulados, nomeadamente helicópteros, é uma das atividades profissionais mais exigentes associadas aos referidos meios aéreos. Estas exigências e risco exposto nas missões são devidas ao facto de se desenvolverem, na maior parte das vezes, em ambientes hostis e sempre em níveis de altitude e velocidade redu zidos. Ao longo dos últimos anos tem-se notado um aumento no desenvolvimento de aeronaves autónomas quer no sector civil como militar, este crescimento conta com a sua versatilidade, baixo custo e fatores de segurança acrescidos pela inexistência humana a bordo da aeronave. Atendendo a esta tendência e às suas vantagens aplicadas às necessidades apresentadas durante as missões de voo desenvolvidas, tem como objetivo este trabalho a obtenção de envelopes de voo dedicados às missões de inspeção de linhas elétricas aéreas, considerando-se uma determi nada tipologia de aeronave e missão. Para que seja possível desenvolver missões seguras há que caracterizar as manobras perigosas inerentes à inspeção, e com essa perspetiva criar metodo logias servindo-se de meios aéreos autónomos que permitam supervisionar os voos de inspeção das linhas elétricas aéreas. A abordagem proposta considera métodos inovadores cuja contribuição se insere em campos de pseudo-linearização da dinâmica de voo de um quadrotor, sendo usado neste âmbito uma filtragem de Kalman pseudo-linear ótima para completar os ciclos de previsão, decisão e alerta. Se conhecidas as variáveis que descrevem a dinâmica da aeronave é possível desde logo aplicar as metodologias de previsão e controlo. Toda esta abordagem rege-se na previsão de trajetórias e de atitude aplicadas a sistemas quadrotor. O maior foco e contribuição deste trabalho de desenvolvimento é o uso de controlo supervisionado ótimo aplicado a um quadrotor no âmbito da monitorização de linhas elétricas aéreas para o desenvolvimento de missões de voo seguras desenhadas para um determinado envelope de segurança baseado no voo em si e nas limitações relativas à performance dos sensores. Pretende-se futuramente usar este contributo de investigação, desenvolvimento e inovação e inseri-lo no software de monitorização, ou seja, no interface de voo, com novas metodologias que permitem neste contexto efetuar os voos num ambiente de controlo e supervisão seguros.

2016-12Doctoral thesis

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