Nesta dissertação é realizado um estudo comparativo entre controladores robustos projetados para sistemas lineares em espaço de estado sujeitos a incertezas paramétricas. O objetivo é resolver problemas de acompanhamento de trajetória de robôs. O estudo é realizado em um robô móvel com tração diferencial e em um quadricóptero. Para tal, é aplicado um Regulador Linear Quadrático Robusto no qual engloba em uma estrutura unificada todos os parâmetros de incerteza de entrada e saída de maneira recursiva, útil em aplicações em tempo real. A fim de demonstrar a eficiência do Regulador Robusto, resultados de simulações e de experimentos são empregados comparando-o com controle Η∞ não linear via teoria dos jogos e com um controle Proporcional-Derivativo mais torque calculado. / This work provides a comparative study between robust controllers for linear statespace systems subject to parametric uncertainties to solve trajectory tracking problems. The study is developed in a mobile robot with differential traction and in a quadricopter. A Robust Linear Quadratic Regulator is applied, which encompasses in a unified framework all input and output uncertain parameters, useful in online applications. In order to show the effectiveness of the robust regulator, simulations and experiments results allow the comparison with nonlinear Η∞ control via game theory and with a Proportional- Derivative control plus computed torque.

Nesta dissertação é realizado um estudo comparativo entre controladores robustos projetados para sistemas lineares em espaço de estado sujeitos a incertezas paramétricas. O objetivo é resolver problemas de acompanhamento de trajetória de robôs. O estudo é realizado em um robô móvel com tração diferencial e em um quadricóptero. Para tal, é aplicado um Regulador Linear Quadrático Robusto no qual engloba em uma estrutura unificada todos os parâmetros de incerteza de entrada e saída de maneira recursiva, útil em aplicações em tempo real. A fim de demonstrar a eficiência do Regulador Robusto, resultados de simulações e de experimentos são empregados comparando-o com controle Η∞ não linear via teoria dos jogos e com um controle Proporcional-Derivativo mais torque calculado. / This work provides a comparative study between robust controllers for linear statespace systems subject to parametric uncertainties to solve trajectory tracking problems. The study is developed in a mobile robot with differential traction and in a quadricopter. A Robust Linear Quadratic Regulator is applied, which encompasses in a unified framework all input and output uncertain parameters, useful in online applications. In order to show the effectiveness of the robust regulator, simulations and experiments results allow the comparison with nonlinear Η∞ control via game theory and with a Proportional- Derivative control plus computed torque.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-20T17:37:36Z No. of bitstreams: 1 anasophiacavalcantialves.pdf: 26969611 bytes, checksum: 43d8f3d71a0dbcb949394e62ac48bbf4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-24T16:49:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 anasophiacavalcantialves.pdf: 26969611 bytes, checksum: 43d8f3d71a0dbcb949394e62ac48bbf4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T16:49:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 anasophiacavalcantialves.pdf: 26969611 bytes, checksum: 43d8f3d71a0dbcb949394e62ac48bbf4 (MD5) Previous issue date: 2012-11-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho tem como objetivo aplicar e comparar técnicas de controle lineares e não lineares no controle de estabilidade de um quadricóptero. Inicialmente, apresenta-se um modelo dinâmico da aeronave para a simulação e controle do sistema. Em seguida, descreve-se os princípios de funcionamento do veículo e algumas características importantes na construção do quadricóptero. Com base no modelo dinâmico, as técnicas de controle são utilizadas para projetar os controladores. Quatro diferentes controladores foram projetados: um controlador PID, um controlador LQR, um controlador com base na teoria de Lyapunov e um controlador utilizando a técnica de Backstepping. Eles são aplicados para controlar a atitude da aeronave, tendo como principal tarefa a estabilização do quadricóptero em voo. Por fim, os controladores são comparados, validados e os resultados das simulações e da implementação real no quadricóptero são apresentados. Os melhores resultados para o controle de estabilidade do quadricóptero são obtidos utilizando a técnica de controle não linear Backstepping. / This present work aims to apply and compare linear and nonlinear control techniques in attitude stabilization of a quadricopter. At first, is presented a aircraft dynamic model for simulation and control of the system. Then, will be described the principles of operation and some important characteristics about quadricopter’s assembling. Based on dynamic model, the control techniques are used to design the controllers. Four different controllers were designed: a PID controller, a LQR controller, a Lyapunov’s stability theory based controller, and a backstepping controller. They are applied to control the aircraft attitude, having as main task the inflight stabilization of quadricopter. At the end, the controllers are compared, validated and the simulation results and real implementation are presented. The best results of quadricopter attitude control are obtained using the nonlinear control technique of Backstepping.