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Construção e controle de um veículo quadrirrotor usando lógica nebulosa /Silva, Rodolfo Castro e January 2017 (has links)
Orientador: Suely Cunha Amaro Mantovani / Resumo: Tem-se como proposta neste trabalho apresentar a montagem de um protótipo de um veículo aéreo não tripulado, visando seu controle de orientação em voo pairado, utilizando um algoritmo inteligente - Lógica nebulosa. Dos vários modelos para a construção destes veículos, optou-se por montar o tipo quadrirrotor (quatro motores) que é um dos modelos mais simples, composto por quatro hélices contrarrotoras que estabilizam o seu movimento. O controle embarcado em uma plataforma Arduino deve permitir a estabilização em torno dos eixos X, Y e Z, com o auxílio de sensores, acelerômetro e giroscópio triaxiais. A avaliação da eficiência do controlador nebuloso se obteve por meio de simulações realizadas no MATLAB/Simulink, cujos resultados indicam o seu correto funcionamento. / Mestre
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Modelagem matemática do conjunto ESC-motor-hélice de um VANT utilizando identificação de sistemasOst, Augusto 13 April 2016 (has links)
Os multirrotores vêm sendo usados como plataforma padrão para a pesquisa de mobilidade e percepção tridimensional. Seu baixo custo e facilidade para sua construção destacam-se. Eles são utilizados no setor agrícola, em pesquisas climáticas, exploração de minérios, guarda costeira e policiamento urbano, telecomunicações, energia, televisão e cinema e entretenimento. Os multirrotores são compostos por braços, onde todos os movimentos da aeronave são dependentes do conjunto ESC (Controle Eletrônico de Velocidade) – Motor – Hélice. No entanto, boa parte dos trabalhos abordam sistemas de controle, deixando de lado a modelagem matemática da estrutura da aeronave. Este trabalho aborda a modelagem matemática do conjunto ESC-Motor-Hélice, a fim de obter um modelo que descreva de forma satisfatória a dinâmica do conjunto. Foi realizado o estudo de cada um dos componentes do conjunto e apresentadas as suas principais características e funcionalidade dentro do conjunto. Construiu-se uma plataforma de testes, a qual possibilitou obter os dados necessários para a modelagem matemática. Os dados foram coletados em forma de uma série temporal. Sendo usados testes de estacionariedade, função de autocorrelação e função de autocorrelação parcial, os quais possibilitaram determinar a estrutura e a ordem dos modelos autoregressivos. Para a estimação dos parâmetros foi escolhida a metodologia da identificação de sistemas. A comparação de resultados experimentais e de simulação computacional ilustraram as características do modelo proposto. / 123 f.
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Construção e controle de um veículo quadrirrotor usando lógica nebulosa / Construction and control of a quadrotor vehicle using fuzzy logicSilva, Rodolfo Castro e [UNESP] 17 March 2017 (has links)
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Previous issue date: 2017-03-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Tem-se como proposta neste trabalho apresentar a montagem de um protótipo de um veículo aéreo não tripulado, visando seu controle de orientação em voo pairado, utilizando um algoritmo inteligente - Lógica nebulosa. Dos vários modelos para a construção destes veículos, optou-se por montar o tipo quadrirrotor (quatro motores) que é um dos modelos mais simples, composto por quatro hélices contrarrotoras que estabilizam o seu movimento. O controle embarcado em uma plataforma Arduino deve permitir a estabilização em torno dos eixos X, Y e Z, com o auxílio de sensores, acelerômetro e giroscópio triaxiais. A avaliação da eficiência do controlador nebuloso se obteve por meio de simulações realizadas no MATLAB/Simulink, cujos resultados indicam o seu correto funcionamento. / It is proposed to present the assembly of a prototype of an unmanned aerial vehicle, aiming its orientation control for hovering flight, using an intelligent algorithm – fuzzy logic. There are many models available for the construction of these vehicles, so it was decided to make the quadrirotor type (with four rotors) which is one of the simplest models, consisting of four counter-rotating propellers that stabilize its movement. The control embedded on an Arduino platform should allow its stabilization around the X, Y and Z axes, with sensors assistance, such as an accelerometer and a gyroscope, both triaxial. The evaluation of the nebulous controller efficiency was obtained through simulations performed in MATLAB / Simulink, whose results indicate its correct functioning. / CNPq: 133402/2015-0
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Controle de estabilização de voo de VANTs quadrirrotores : modelagem, controle, simulação e prototipagem /Lima, Fernando Mascagna Bittencourt January 2020 (has links)
Orientador: Átila Madureira Bueno / 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 prot... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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 couplin... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre
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Controle de atitude e altitude para um ve?culo a?reo n?o tripulado do tipo quadrirrotorGuimar?es, Jo?o Paulo Ferreira 19 December 2012 (has links)
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Previous issue date: 2012-12-19 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / A Quadrotor is an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) equipped with four rotors distributed
on a simple mechanical "X"form structure.
The aim of this work is to build and stabilize a Quadrotor aircraft in the roll, pitch and
yaw angles at a certain altitude.
The stabilization control approach is based on a transformation in the input variables
in order to perform a decoupled control. The proposed strategy is based on breaking the
control problem into two hierarchical levels: A lower level, object of this work, maintains
the desired altitude an angles of the vehicle while the higher level establishes appropriate
references to the lower level, performing the desired movements.
A hardware and software architecture was specially developed and implemented for
an experimental prototype used to test and validate the proposed control approach / Um Quadrirrotor ? um Ve?culo A?reo N?o Tripulado (VANT) dotado de quatro rotores
distribu?dos nas extremidades de uma estrutura mec?nica simples em forma de "X".
O objetivo desse trabalho ? construir e estabilizar uma aeronave desse tipo, com alta
capacidade de carga, em uma determinada altitude, sob ?ngulos de rolagem, guinada e
arfagem pr?-definidos.
A abordagem de controle de estabiliza??o baseia-se numa transforma??o das vari?veis
de entrada do sistema a fim de realizar o controle de forma desacoplada. A estrat?gia proposta
se baseia na divis?o do problema de controle em dois n?veis hier?rquicos: o n?vel
inferior, objeto deste trabalho, mant?m os ?ngulos e a altitude do ve?culo em valores desejados,
enquanto o n?vel superior estabelece refer?ncias adequadas para o n?vel inferior,
de forma a executar os movimentos desejados
Uma arquitetura de hardware e software foi especialmente desenvolvida e implementada
para um prot?tipo experimental usado para testar e validar a abordagem de controle
proposta
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Identificação e Controle de Altitude de um Quadrirrotor / Identification and Control of Altitude of a Quadrotor.Santos, André Henrique Lameira dos, 92992384056 31 August 2018 (has links)
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Favor, retorne ao sistema e edite as informações... on 2018-09-25T17:46:43Z (GMT) / Submitted by André Santos (andrehls@hotmail.com) on 2018-09-25T18:21:06Z
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Previous issue date: 2018-08-31 / In this work approaches the development altitude control for a low-cost quadrotor vehicle. The identification of the model of the altitude dynamics of the quadrotor using the relay method is presented. This method is also a tool in the tuning of a PID controller implemented for dynamics model. Comparisons of controller performances, designed for the identified and mathematically modeled plant, were analyzed, in addition to the performance of the controller tuned by the Relay direct method, without the need for the altitude model. In the experiments, transient response performance parameters were evaluated for a step-type reference input. In addition, the behavior of the compensated altitude for a trapezoidal reference trajectory was evaluated. The results showed that the technique employed is, besides simple, efficient for this type of system. / Neste trabalho é abordado o desenvolvimento de um controlador de altitude para um veículo quadrirrotor de baixo custo. A identificação do modelo da dinâmica de altitude do quadrirrotor é realizada utilizando o método do relé. Esse método também é uma ferramenta de auxílio na sintonia de um controlador PID implementado para modelo da dinâmica. Comparações dos desempenhos do controlador, realizados para a planta identificada e modelada matematicamente, foram analisadas, além do desempenho do controlador sintonizado pelo método direto do Relé, esse sem a necessidade do modelo de altitude. Nos experimentos foram avaliados parâmetros de desempenho da resposta em regime transitório para uma entrada de referência do tipo degrau. Além disso, foi avaliado o comportamento da altitude compensada para uma trajetória de referência trapezoidal. Os resultados mostraram que a técnica empregada é, além de simples, eficiente para este tipo de sistema.
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Controlador robusto discreto para estabilidade de quadrirrotoresFrutuoso, Adriano Bruno dos Santos 02 February 2015 (has links)
Submitted by Kamila Costa (kamilavasconceloscosta@gmail.com) on 2015-06-15T20:50:21Z
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Dissertacao-Adriano B dos S Frutuoso.pdf: 1799620 bytes, checksum: acda5b957dcaee1690413438f4a99e8e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-16T15:00:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015-02-02 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / This work approaches the angles stability control of a quadrotor. The vehicle parts
(mechanical structure and electronic devices), dynamic modeling, controllers design
methodology and the experimental results are also presented. Attitude controllers were
designed using a PD/H2 discrete control structure, which the gain of H2 part was performed by
solving a convex optimization problem, described in linear matrix inequalities form. The
experiments indicates that angles dynamic responses can be changed by setting the gain of H2,
without modifying the gains of the proportional-derivative part. The results of PD/H2
controllers were compared with a PD controller, in order to evaluate the overshoot and
settling time. / Neste trabalho é abordado o controle de estabilidade dos ângulos de atitude de um
MAV (Micro Aerial Vehicle) do tipo quadrirrotor. São apresentadas as partes constituintes do
veículo (estrutura mecânica e dispositivos eletrônicos), a modelagem dinâmica dos ângulos de
atitude, a metodologia de projeto dos controladores de atitude e os resultados experimentais.
Em relação ao projeto dos controladores de atitude, estes foram projetados usando estrutura
de controle discreta combinada PD/H2, cuja sintonia do controlador H2 por realimentação de
estados foi realizada a partir da resolução de um problema de otimização convexo descrito na
forma de desigualdades matriciais lineares. Os experimentos mostraram que as respostas
dinâmicas dos ângulos de atitude poderiam ser alteradas com o ajuste dos controladores H2,
sem modificar os ganhos da parte proporcional-derivativa. Os resultados obtidos para os
controladores PD/H2 foram comparados com os controladores PD, de modo a avaliar os seus
desempenhos com relação a tempo de acomodação e overshoot.
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Desenvolvimento de um controlador híbrido Fuzzy-PID para estabilização de um VANT do tipo quadrirrotor na realização de um voo autônomo verticalMorais, Edpo Rodrigues de 17 February 2017 (has links)
Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-06-29T22:59:45Z
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EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5) / Rejected by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br), reason: Corrigir referência. on 2017-07-03T12:21:49Z (GMT) / Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T14:22:25Z
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Previous issue date: 2017-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation proposes the development of a Fuzzy-PID hybrid controller for the height stability control of a four-engine type UAV. The work also contemplates the development of a classical PID controller, used to compare with the hybrid one purposed. The AuRoRA platform is used for the realization of tests with both of the control structures, being this one provided with the parameters of the Drone used. With the test results, it was possible to conclude that both of the controllers, the classical PID and the Fuzzy-PID, are able to perform the Drone height control, and the hybrid control obtained some advantages such as the ability of self-adjust with the system variation, that dispenses the manual tuning of the gains, besides presenting an improvement in the Drone height stability / Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um controlador híbrido Fuzzy-PID para o controle de estabilidade de altura de um VANT do tipo quadrirrotor. O trabalho ainda contempla o desenvolvimento de um controlador PID clássico, utilizado para fins de comparação com o controlador híbrido proposto. A plataforma AuRoRA é utilizada para a realização dos testes com ambas as estruturas de controle, sendo a mesma munida dos parâmetros do Drone utilizado. Com os resultados dos testes, foi possível verificar que ambos controladores, PID clássico e Fuzzy-PID, são capazes de realizar o controle de altura do Drone, tendo o controle híbrido obtido algumas vantagens como a capacidade de auto ajuste mediante variações no sistema, o que dispensa as sintonias manuais dos ganhos, além de apresentar uma melhoria na estabilidade da altura do Drone / 2017-06-29
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Controle de posi??o com restri??o ? orienta??o de um Ve?culo A?reo N?o-Tripulado tipo QuadrirrotorSilva, Andre Tavares da 24 January 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-01-24 / Quadrotors aircraft are composed by four propellers mounted on four engines on a
cross or x disposition, and, in this structure, the engines on the same arm spin in the same
direction and the other arm in the opposite direction. By rotating each helix generates
vertical upward thrust. The control is done by varying the rotational speed of each motor.
Among the advantages of this type of vehicle can cite the mechanical simplicity of construction,
the high degree of maneuverability and the ability to have vertical takeoffs and
landings.
The modeling and control of quadrirrotores have been a challenge due to problems
such as nonlinearity and coupling between variables. Several strategies have been developed
to control this type of vehicle, from the classical control to modern.
There are air surveillance applications where a camera is fixed on the vehicle to point
forward, where it is desired that the quadrotor moves at a fixed altitude toward the target
also pointing forward, which imposes an artificial constraint motion, because it is not desired
that it moves laterally, but only forwards or backwards and around its axes . This
restriction is similar to the naturally existing on robots powered by wheels with differential
drive, which also can not move laterally, due to the friction of the wheels. Therefore,
a position control strategy similar to that used in this type of robot could be adapted for
aerial robots like quadrotor.
This dissertation presents and discusses some strategies for the control of position and
orientation of quadrotors found in the literature and proposes a strategy based on dynamic
control of mobile robots with differential drive, called the variable reference control. The
validity of the proposed strategy is demonstrated through computer simulations / Quadrirrotores s?o ve?culos a?reos compostos por quatro h?lices montadas sobre quatro
motores em uma disposi??o em cruz ou x, sendo que, nessa estrutura, os motores
sobre o mesmo bra?o giram no mesmo sentido e os do outro bra?o em sentido oposto.
Ao girar, cada h?lice gera empuxo vertical para cima. O controle ? feito variando-se a
velocidade de rota??o de cada motor. Dentre as vantagens desse tipo de ve?culo pode-se
citar a simplicidade mec?nica de constru??o, o alto grau de manobrabilidade que possui e
a capacidade de pousos e decolagens verticais.
A modelagem e o controle de quadrirrotores tem sido um desafio devido a problemas
como n?o-linearidades e acoplamento entre vari?veis. V?rias estrat?gias j? foram desenvolvidas
para o controle desse tipo de ve?culo, desde as de controle cl?ssico at? as mais
modernas.
H? aplica??es de supervis?o a?rea em que uma c?mera ? fixada no ve?culo de forma
a apontar para a frente, onde ? desejado que o quadrirrotor procure se movimentar a uma
altitude fixa em dire??o ao alvo tamb?m apontando para a frente, o que imp?e uma restri??o
artificial de movimento, pois n?o ? desejado que se movimente lateralmente, mas para
frente ou para tr?s e que gire ao redor dos seus eixos. Tal restri??o ? semelhante ?quela
existente de maneira natural em rob?s movidos a rodas com acionamento diferencial, que
tamb?m n?o podem se movimentar lateralmente, mas devido ao atrito das rodas. Portanto,
uma estrat?gia de controle de posi??o semelhante ? usada nesse tipo de rob?s poderia ser
adaptada para rob?s a?reos do tipo quadrirrotor.
Este trabalho apresenta e discute algumas estrat?gias de controle de posi??o e orienta??o
de quadrirrotores encontradas na literatura e prop?e uma estrat?gia baseada no
controle din?mico de rob?s m?veis com acionamento diferencial, o chamado controle por
refer?ncia vari?vel. A validade da estrat?gia proposta ? comprovada atrav?s de simula??es
computacionais
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Sistema de supervis?o a?rea baseado em navega??o visual para detec??o de anomalias em instala??es de petr?leo e g?sLaura, Tania Luna 01 February 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013-02-01 / This work deals with the development of a prototype of a helicopter quadrotor for monitoring
applications in oil facilities. Anomaly detection problems can be resolved through
monitoringmissions performed by a suitably instrumented quadrotor, i.e. infrared thermosensors
should be embedded. The proposed monitoring system aims to reduce accidents
as well as to make possible the use of non-destructive techniques for detection and location
of leaks caused by corrosion. To this end, the implementation of a prototype, its
stabilization and a navigation strategy have been proposed.
The control strategy is based on dividing the problem into two control hierarchical
levels: the lower level stabilizes the angles and the altitude of the vehicle at the desired
values, while the higher one provide appropriate references signals to the lower level in
order the quadrotor performs the desired movements.
The navigation strategy for helicopter quadrotor is made using information provided
by a acquisition image system (monocular camera) embedded onto the helicopter. Considering
that the low-level control has been solved, the proposed vision-based navigation
technique treats the problem as high level control strategies, such as, relative position
control, trajectory generation and trajectory tracking.
For the position control we use a control technique for visual servoing based on image
features. The trajectory generation is done in a offline step, which is a visual trajectory
composed of a sequence of images. For the trajectory tracking problem is proposed a
control strategy by continuous servovision, thus enabling a navigation strategy without
metric maps. Simulation and experimental results are presented to validate the proposal / Esta tese trata do desenvolvimento de um prot?tipo de um helic?ptero quadrirrotor para
aplica??es demonitoramento de instala??es petrol?feras. Problemas de detec??o de anomalias
podem ser resolvidas atrav?s de miss?es de monitoramento executadas pelo quadrirrotor
devidamente instrumentado, ou seja, sensores termo-infravermelhos devem ser embarcados.
Este sistema de monitoramento proposto, visa reduzir acidentes de trabalho,
bem como tornar poss?vel o uso de t?cnicas n?o destrutivas para detec??o e localiza??o
de vazamentos causados por corros?es. Com este fim, a implementa??o de um prot?tipo,
sua estabiliza??o e uma estrat?gia de navega??o foram propostas.
A estrat?gia de controle baseia-se na divis?o do problema de controle em dois n?veis
hier?rquicos: o n?vel inferior estabiliza os ?ngulos e a altitude do ve?culo em valores
desejados, enquanto o n?vel superior encarrega-se de fornecer refer?ncias adequadas para
o n?vel inferior, assim, o quadrirrotor deve executar movimentos desejados.
A estrat?gia de navega??o do quadrirrotor ? feita utilizando informa??es fornecidas
por um sistema de aquisi??o de imagens (c?mera monocular) embarcada no helic?ptero.
A t?cnica de navega??o proposta trata o problema como estrat?gias de controle em alto
n?vel, tais como, controle de posi??o relativa, gera??o de trajet?ria e rastreamento de
trajet?ria.
O controle de posi??o ? resolvido utilizando t?cnicas de controle por servovis?o baseado
em caracter?siticas de imagem. A gera??o de trajet?ria ? feita num passo off-line, a qual
? uma trajet?ria visual composta por uma sequ?ncia de imagens. J? para o rastreamento
de trajet?rias ? proposto uma estrat?gia de controle por servovis?o cont?nuo, possibilitando
assim, uma estrat?gia de navega??o sem precisar de mapas m?tricos. Resultados
experimentais e em simula??o s?o apresentados para validar a proposta
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