Este trabalho trata do projeto de um sistema de aumento de estabilidade látero-direcional para uma aeronave de transporte regional de forma que este seja transparente ao piloto. Inicialmente ée definida a arquitetura do sistema, através de análises de segurança. Em seguida ée avaliado o impacto que o sistema de estabilidade causa no sistema de comando do leme da aeronave, e determina-se a melhor maneira de realizar a interface. A especificação dos atuadores do sistema ée feita com base em simulações que revelam a resposta da aeronave a condições de falhas do sistema. Após a especificação do batente dos atuadores, o desempenho do sistema ée verificado através de simulações da resposta da aeronave a pertubações e comandos do piloto.

O presente trabalho tem por objetivo apresentar e utilizar a técnica de inversão dinâmica ao modelo não-linear de uma aeronave. As equações do movimento são deduzidas e apresentadas brevemente. O modelo não linear da aeronave F-16 é desenvolvido e simulado. O conceito de inversão dinâmica é apresentado e considerações sobre suas aplicações são feitas. Selecionam-se algumas dinâmicas desejadas e aplica-se a técnica de inversão dinâmica ao modelo da aeronave, a fim de verificar o comportamento do sistema. Considerações sobre robustez e qualidade de vôo são realizadas.

Path following and lateral stability are crucial issues for autonomous vehicles. Moreover, these problems increase in complexity when handling heavy-duty vehicles due to their poor manoeuvrability, large sizes and mass variation. In addition, uncertainties on mass may have the potential to significantly decrease the performance of the system, even to the point of destabilising it. These parametric variations must be taken into account during the design of the controller. However, robust control techniques usually require offline adjustment of auxiliary tuning parameters, which is not practical and leads to sub-optimal operation. Hence, this work presents an approach to path-following and lateral control for autonomous heavy-duty vehicles subject to parametric uncertainties by using a robust recursive regulator. The main advantage of the proposed controller is that it does not depend on the offline adjustment of tuning parameters. Parametric uncertainties were assumed to be on the payload, and an H∞ controller was used for performance comparison in simulations. The performance of both controllers is evaluated in a double lane-change manoeuvre. Simulation results showed that the proposed method had better performance in terms of robustness, lateral stability, driving smoothness and safety, which demonstrates that it is a very promising control technique for practical applications. Ultimately, experiment tests in a rigid heavy-duty truck validate what was found in simulation results. / O seguimento de caminho e a estabilidade lateral são questões cruciais para veículos autônomos. Além disso, devido à baixa capacidade de manobra, tamanho e grande variação de massa, estes problemas se tornam mais complexos quando se trata de veículos pesados. Adicionalmente, as incertezas na massa têm o potencial de diminuir significativamente o desempenho do sistema, chegando ao ponto de desestabilizá-lo, assim, essas variações paramétricas devem ser consideradas durante o projeto do controlador. No entanto, as técnicas de controle robusto geralmente exigem o ajuste off-line de parâmetros auxiliares do controlador, o que não é prático e lava a uma operação sub-ótima. Assim, este trabalho apresenta uma abordagem de controle de seguimento de caminho e controle lateral para veículos pesados autônomos sujeitos a incertezas paramétricas usando um regulador robusto recursivo. A principal vantagem deste controlador é que ele não depende do ajuste off-line de parâmetros. Assumiu-se que as incertezas paramétricas estavam na carga do veículo, e um controlador H∞ foi usado para comparar o desempenho em simulação. O desempenho de ambos os controladores é avaliado em uma manobra de mudança de faixa. Os resultados de simulação mostraram que o método proposto apresentou melhor desempenho em termos de robustez, estabilidade lateral, suavidade na condução e segurança, o que o demonstra como uma técnica de controle bastante promissora para aplicações práticas. Por fim, testes experimentais em um caminhão rígido reforçam os resultados obtidos em simulação.

Este projeto apresenta o desenvolvimento de um controle longitudinal e lateral para um veículo terrestre de categoria pesada, usando o conceito de geração de curvas de Clothoids. O controle é em malha fechada, com realimentação de velocidade e posição global (X,Y) do veículo no plano bi-dimensional. Dentro de uma arquitetura de controle autônomo para um veículo, o controle longitudinal ajusta a velocidade de cruzeiro em função da trajetória e o lateral é responsável por regular a direção do volante e a sua correspondência para com os pneus, que por sua vez direcionam o veículo dentro da trajetória dada. Para este controle, para o modelo do veículo foi apenas considerado a estrutura do cavalo mecânico (conjunto monolítico formado pela cabine, motor e rodas de tração do caminhão), desprezando qualquer carga traseira engatado nele. Primeiramente será apresentada uma breve introdução abordando a história e projetos atuas de veículos autônomos, em seguida é feito uma revisão dos conceitos básicos usados no projeto. No capitulo seguinte é abordado o modelo matemático do veículo (cinemática e dinâmica) e logo em seguida teremos a secção que aborda sobre a estrutura de controle proposta. A seguir será apresentado a seção de discussão sobre a implementação e resultados práticos. Finalmente é apresentado a conclusão e uma breve descrição sobre trabalhos futuros. / This project presents the development of a longitudinal and lateral control for a Heavy Category Ground Vehicles, using the concept of generation of curves Clothoids. This control is closed loop with feedback speed and position (X,Y) ofvehicle in two-dimensional plane. Within an autonomous control architecture for a vehicle, the longitudinal control adjusts cruising speed on the path and the lateral control is responsible for regulating direction of steering wheel and its correspondence to the tires, which in turn drive the vehicle within the given path. For this control, the vehicle model we are only considering the horse (monolithic assembly formed by the cab, engine and truck drive wheels), disregarding any rear cargo engaged in it. First a brief introduction will be presented addressing the history and projects of autonomous vehicles, then it is made a review of the basic concepts used in the project. The next chapter is discussed the mathematical model of the vehicle (kinematics and dynamics) and soon we will have a section dealing on the proposed control structure.The following will show the discussion section on the implementation and practical results, then the conclusion and a brief description of future work.

Path following and lateral stability are crucial issues for autonomous vehicles. Moreover, these problems increase in complexity when handling heavy-duty vehicles due to their poor manoeuvrability, large sizes and mass variation. In addition, uncertainties on mass may have the potential to significantly decrease the performance of the system, even to the point of destabilising it. These parametric variations must be taken into account during the design of the controller. However, robust control techniques usually require offline adjustment of auxiliary tuning parameters, which is not practical and leads to sub-optimal operation. Hence, this work presents an approach to path-following and lateral control for autonomous heavy-duty vehicles subject to parametric uncertainties by using a robust recursive regulator. The main advantage of the proposed controller is that it does not depend on the offline adjustment of tuning parameters. Parametric uncertainties were assumed to be on the payload, and an H∞ controller was used for performance comparison in simulations. The performance of both controllers is evaluated in a double lane-change manoeuvre. Simulation results showed that the proposed method had better performance in terms of robustness, lateral stability, driving smoothness and safety, which demonstrates that it is a very promising control technique for practical applications. Ultimately, experiment tests in a rigid heavy-duty truck validate what was found in simulation results. / O seguimento de caminho e a estabilidade lateral são questões cruciais para veículos autônomos. Além disso, devido à baixa capacidade de manobra, tamanho e grande variação de massa, estes problemas se tornam mais complexos quando se trata de veículos pesados. Adicionalmente, as incertezas na massa têm o potencial de diminuir significativamente o desempenho do sistema, chegando ao ponto de desestabilizá-lo, assim, essas variações paramétricas devem ser consideradas durante o projeto do controlador. No entanto, as técnicas de controle robusto geralmente exigem o ajuste off-line de parâmetros auxiliares do controlador, o que não é prático e lava a uma operação sub-ótima. Assim, este trabalho apresenta uma abordagem de controle de seguimento de caminho e controle lateral para veículos pesados autônomos sujeitos a incertezas paramétricas usando um regulador robusto recursivo. A principal vantagem deste controlador é que ele não depende do ajuste off-line de parâmetros. Assumiu-se que as incertezas paramétricas estavam na carga do veículo, e um controlador H∞ foi usado para comparar o desempenho em simulação. O desempenho de ambos os controladores é avaliado em uma manobra de mudança de faixa. Os resultados de simulação mostraram que o método proposto apresentou melhor desempenho em termos de robustez, estabilidade lateral, suavidade na condução e segurança, o que o demonstra como uma técnica de controle bastante promissora para aplicações práticas. Por fim, testes experimentais em um caminhão rígido reforçam os resultados obtidos em simulação.

Este projeto apresenta o desenvolvimento de um controle longitudinal e lateral para um veículo terrestre de categoria pesada, usando o conceito de geração de curvas de Clothoids. O controle é em malha fechada, com realimentação de velocidade e posição global (X,Y) do veículo no plano bi-dimensional. Dentro de uma arquitetura de controle autônomo para um veículo, o controle longitudinal ajusta a velocidade de cruzeiro em função da trajetória e o lateral é responsável por regular a direção do volante e a sua correspondência para com os pneus, que por sua vez direcionam o veículo dentro da trajetória dada. Para este controle, para o modelo do veículo foi apenas considerado a estrutura do cavalo mecânico (conjunto monolítico formado pela cabine, motor e rodas de tração do caminhão), desprezando qualquer carga traseira engatado nele. Primeiramente será apresentada uma breve introdução abordando a história e projetos atuas de veículos autônomos, em seguida é feito uma revisão dos conceitos básicos usados no projeto. No capitulo seguinte é abordado o modelo matemático do veículo (cinemática e dinâmica) e logo em seguida teremos a secção que aborda sobre a estrutura de controle proposta. A seguir será apresentado a seção de discussão sobre a implementação e resultados práticos. Finalmente é apresentado a conclusão e uma breve descrição sobre trabalhos futuros. / This project presents the development of a longitudinal and lateral control for a Heavy Category Ground Vehicles, using the concept of generation of curves Clothoids. This control is closed loop with feedback speed and position (X,Y) ofvehicle in two-dimensional plane. Within an autonomous control architecture for a vehicle, the longitudinal control adjusts cruising speed on the path and the lateral control is responsible for regulating direction of steering wheel and its correspondence to the tires, which in turn drive the vehicle within the given path. For this control, the vehicle model we are only considering the horse (monolithic assembly formed by the cab, engine and truck drive wheels), disregarding any rear cargo engaged in it. First a brief introduction will be presented addressing the history and projects of autonomous vehicles, then it is made a review of the basic concepts used in the project. The next chapter is discussed the mathematical model of the vehicle (kinematics and dynamics) and soon we will have a section dealing on the proposed control structure.The following will show the discussion section on the implementation and practical results, then the conclusion and a brief description of future work.