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Detecção de caminho em tempo real para veículo autônomo utilizando visão passivaRateke, Thiago January 2015 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-03T03:08:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Os veículos que trafegam de forma autônoma necessitam identificar ao longo do seu caminho vários elementos tais como: a estrada a seguir, se há necessidade de desviar de obstáculos fixos ou móveis e até mesmo parar. Esta dissertação tem como objetivo desenvolver uma metodologia para controlar a trajetória de um pequeno veículo através do seu sistema de rádio controle e equipado com câmera, utilizando técnicas da Visão Computacional e Processamento Digital de Imagens. Pode-se observar que diversos fatores impactam o controle do veículo pelo fato de estar em constante movimento. As mudanças constantes na iluminação natural, no tipo e na qualidade do terreno e a cor do cenário a ser trafegado, levaram a utilizar uma técnica adaptativa em tempo real nos algoritmos de segmentação para identificar a estrada e manter o veículo no caminho a ser seguido. Um pequeno circuito de testes em campo foi construído, para avaliar a metodologia desenvolvida simulando algumas situações reais de funcionamento. Os resultados dos testes indicaram que a metodologia desenvolvida foi capaz de manter autonomamente o veículo no caminho simulado, com diferentes tipos de terreno e em condições de variabilidade na iluminação natural.<br> / Abstract : The autonomous vehicles need to identify several elements such as the road to travel, deviate from fixed or mobile obstacles and even stop. This thesis aims to develop a methodology to control the trajectory of a small vehicle by radio control and equipped with camera, using techniques of Computer Vision and Digital Image Processing. It can be observed that several factors impact the control of the vehicle by the fact of being in constant motion. The constant changes in natural lighting, the type and quality of the land and the pixels color of the scene being trafficked, led to use an adaptive technique in real time on segmentation algorithms to identify the road and keep the vehicle on the way forward. A small testing circuit was built to evaluate the developed methodology simulating some real situations of operation. The test results indicated that this methodology was able to autonomously maintain the vehicle in the road, with different types of terrain and variability in natural daylight conditions.
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UM ALGORITMO PSO HÍBRIDO PARA PLANEJAMENTO DE CAMINHOS EM NAVEGAÇÃO DE ROBÔS UTILIZANDO A*GASPERAZZO, S. T. 27 November 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-11-27 / Utilizar robos autônomos capazes de planejar o seu caminho é um desafio que atrai vários pesqui
quisadores na área de navegação de robôs. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo implementar um algoritmo PSO híbrido para o planejamento de caminhos em ambientes dinâmicos. O mundo é discretizado em forma de mapas ladrilhados e cada quadrado representa ou não um obstáculo. O algoritmo proposto possui duas fases: a primeira utiliza o algoritmo A* para encontrar uma trajetória inicial viável que o algoritmo PSO otimiza na segunda fase. O ambiente de simulação de robótica CARMEN (Carnegie Mellon Robot Navigation Toolkit) foi utilizado para realização de todos os experimentos computacionais considerando cinco mapas gerados artificialmente com obstáculos estáticos ou dinâmicos. A análise dos resultados indicou que o algoritmo PSO híbrido proposto superou em qualidade de solução o PSO convencional, para essas instâncias.
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Avaliação do comportamento do tráfego em vias com veículos autônomos e convencionais transitando simultaneamente. / Evaluating of the behavior of the traffic in routes with autonomous and conventional vehicels traveling simultaneously.Santos, Paula Naomi Muniz dos 13 June 2019 (has links)
Apesar da expressiva quantidade de trabalhos relacionados aos veículos autônomos, poucos são aqueles encontrados sobre a coexistência de veículos autônomos e convencionais no sistema viário. O comportamento dos veículos autônomos é abordado majoritariamente visando analisar a tecnologia envolvida para a comunicação entre os veículos ou a segurança destes dispositivos. Desta forma, o objetivo da pesquisa é avaliar o impacto, do ponto de vista logístico, no comportamento do tráfego em vias com veículos convencionais e autônomos simultaneamente. Através de simulação computacional utilizando ferramentas tradicionais e de código aberto, este trabalho analisa, como a inclusão crescente de veículos autônomos em algumas vias da malha viária da cidade de São Paulo afeta o comportamento dinâmico dos veículos. Cenários de tráfego foram modelados e considerados neste estudo, e sobre eles se concluiu, que a simples inserção de veículos autônomos no sistema não reflete na melhoria uniforme do tráfego, ou seja, algumas rotas, dependendo da sua extensão, volume de veículos e número de semáforos podem sofrer melhorias pouco representativas com relação à velocidade média, tempo de espera em fila e tempo médio de viagem. / Despite the abundance of research related to autonomous vehicles, few papers are found on the coexistence of autonomous and conventional. The behavior of the autonomous vehicles is often approached to analyze aspects such as the technology involved for the communication between the vehicles or the safety of these devices. This research has the objective of evaluating the impact, from the logistic point of view, of the traffic behavior in routes with conventional and autonomous vehicles simultaneously. Through computer simulation using traditional and open source tools, this paper analyzes the dynamic behavior of vehicles, as the growing inclusion of autonomous vehicles in some of the streets of the city of São Paulo. Traffic scenarios were modeled and considered in this study, and it was concluded that the simple insertion of autonomous vehicles into the system does not reflect the uniform improvement of traffic, ie some routes, depending on their extension, traffic volume and number of traffic lights may undergo minor improvements in relation to the average speed, waiting time in queue and average travel time.
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NAVEGACAO REATIVA DE ROBOS MOVEIS COM BASE NO FLUXO OPTICOEliete Maria de Oliveira Caldeira 11 December 2002 (has links)
Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1
tese_2260_Tese de Doutorado Eliete Maria de Oliveira Caldeira.pdf: 4117799 bytes, checksum: 26aca75f78d133d9c2bebbc9845349de (MD5)
Previous issue date: 2002-12-11 / Esta Tese de Doutorado propõe um sistema de sensoriamento baseado em um modelo de
percepção onde as mudanças em imagens obtidas consecutivamente (por uma câmara de
vídeo fixa sobre um robô móvel) permitem obter informação sobre o ambiente. Também é
discutida a utilização deste sistema de sensoriamento para controlar a navegação de um robô
móvel, sendo que para isto foi implementado um sistema de controle que usa exclusivamente
a informação sensorial obtida a partir das imagens adquiridas. Tal sistema de controle
caracteriza um comportamento reativo do robô, ou seja, assegura que ele possa vagar pelo
ambiente sem colidir com nenhum objeto. Uma das características do sistema de
sensoriamento proposto é que não há necessidade de modificação do ambiente, quer pela
adição de texturas quer por controle de iluminação. A informação sobre o ambiente é obtida, a
partir das imagens, pela técnica do fluxo óptico, o qual é sempre calculado para imagens
adquiridas com o robô em movimento de translação. Então, um algoritmo de segmentação de
movimento com base no fluxo óptico é proposto e implementado, de forma a detectar os
objetos presentes na cena. Uma estimativa da distância a cada objeto é então obtida,
calculando-se o tempo para contato a partir do fluxo óptico. O sistema de controle
implementado utiliza a informação de tempo para contato a cada objeto para determinar uma
nova direção segura para o robô, e envia a ele os comandos necessários para mudar sua
direção atual. Os sistemas de sensoriamento e de controle aqui tratados foram implementados
a bordo do robô Pioneer 2DX e utilizados em diversos experimentos, cujo resultado mostra
que o sistema apresenta bom desempenho.
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Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomosBattistella, Sandro January 2015 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:04:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Veículo subaquático autônomo (AUV, do inglês autonomous underwater vehicle) é uma classe de dispositivo robótico que se move sob a água, controlado pelo seu próprio sistema embarcado, acionado por um sistema de propulsão adequado e com fonte autônoma de energia. O Sistema de Controle de Missão (SCM) é o elemento do sistema embarcado de um veículo autônomo responsável em coordenar as ações realizadas pelos demais subsistemas, guiando o veículo durante todas as fases da missão, com base em um plano previamente elaborado e no comportamento discreto dos diversos componentes do veículo. Esta tese propõe uma arquitetura para o SCM baseado em dois componentes principais: uma estrutura de controle supervisório e um gerenciador de missão. O primeiro componente é baseado na Teoria de Controle Supervisório (TCS). A TCS é neste caso usada para a modelagem dos vários subsistemas e restrições relacionadas com a realização de missões de AUVs em ambientes não-estruturados, e para a síntese de supervisores responsáveis em garantir que especificações de segurança e operação sejam atendidas para qualquer missão do veículo. O segundo componente é responsável pela execução de um plano de missão, escolhendo a melhor sequência de eventos habilitada pelo controle supervisório segundo um critério de otimização baseado em algoritmos de planejamento e busca. Para validação da arquitetura proposta, o SCM é implementado empregando o ROS (robot operating system) com a estrutura de controle supervisório integrada mediante geração automática de código. O teste do SCM proposto é realizado em um ambiente para simulação do comportamento dinâmico contínuo e dirigido a eventos de todo o sistema embarcado de um AUV. Os resultados demonstram que o SCM proposto é capaz de garantir a realização de missões em ambientes não-estruturados, atendendo a critérios de segurança especificados pelos modelos formais da TCS. Ao mesmo tempo, o SCM permite o replanejamento de missões ao gerar um plano de missão alternativo possibilitando o tratamento de diversas situações não previstas no plano original. Além disso, a arquitetura proposta para o SCM combina ações deliberativas, que envolvem planejamento, com ações reativas sem necessidade de planejamento e com tempos de execuções relativamente pequenos.<br> / Abstract : Autonomous underwater vehicle (AUV) is a class of robotic device that moves beneath the water, it is controlled by its own embedded system, triggered by a suitable propulsion system and with an autonomous source of energy. The Mission Control System (MCS) is the element of the embedded system of an autonomous vehicle responsible for coordinating the actions conducted by several subsystems, driving the vehicle during all phases of the mission based on a previously elaborated plan and on the discrete behavior of the vehicle remaining components. This thesis proposes an MCS architecture based on two main components: a supervisory control structure and a mission manager. The supervisory structure is based on Supervisory Control Theory (SCT) and it is used for modelling the several subsystems and constraints related to the AUV missions in unstructured environments, as well as for the synthesis of supervisores responsible for ensuring that safety and operation specifications are met for any kind of vehicle mission. The second component, the mission manager, is responsabile for carrying out a mission plan, choosing the best sequence of events enabled by the supervisory control according to an optimization criterion based on planning and search algorithms. To validate the proposed architecture, the MCS is implemented using ROS (robot operating system) with the supervisory control models integrated through automatic code generation. The test of the MCS is performed in a simulation environment that emulates the whole AUV continous and event-driven dynamics. The results demonstrate that the proposed MCS is capable of performing missions in unstructured environments, meeting safety criteria specified by the formal models of the CST. In the meantime, the MCS allows the mission replanning by generating an alternative mission enabling the treatment of several situtations unforeseen in the original plan. Moreover, the proposed architecture for the MCS combines deliberative actions, related to planning, with reactive actions without planning and with relatively small execution times.
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Modelagem de um dirigível robótico com propulsão elétrica de quatro motores / Modeling of a robotic airship with four electric engines as thrustersMartínez Arias, Ronald Ricardo, 1983- 27 August 2018 (has links)
Orientador: Ely Carneiro de Paiva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T21:55:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2014 / Resumo: No presente trabalho, o modelo dinâmico do dirigível do Projeto AURORA (Gomes e Ramos, 1998), (Azinheira et al., 2001) e (Azinheira et al., 2008) é adaptado para considerar 4 motores ao invés de 2 apenas. Além disso, esses motores possuem acionamento elétrico (DC-Brushless) ao invés de propulsão por motor de combustão. Esses motores poderão trabalhar em acionamento diferencial, ou seja, motores frente-trás ou esquerda-direita com forças de propulsão diferentes, com a finalidade de gerar momentos e forças que complementem os demais atuadores do dirigível, como as superfícies de cauda ou leme. Duas inovações principais caracterizam esse novo sistema. O primeiro ponto é a utilização de quatro propulsores vetorizáveis ao invés de apenas dois como o usual. O segundo ponto é a angulação de 20 [graus] presente na fixação dos propulsores. Essa angulação faz com que, ao ser vetorizado para cima, cada propulsor gere uma componente de força lateral, além das componentes longitudinal e vertical. Se a intensidade da força gerada em cada propulsor for a mesma, obviamente as forças laterais geradas num par de propulsores se cancelam, e temos uma situação parecida com a atuação clássica de dirigíveis, gerando forças apenas para frente e para cima. Mas se, por outro lado, as intensidades de força nos propulsores de um dado par (dianteiro ou traseiro) forem diferentes, então forças resultantes laterais (bem como momentos) podem ser obtidos no CV (Centro de Volume) do dirigível. Assim, se o par de propulsores dianteiros gera uma componente lateral de forças para a direita, por exemplo, e o par traseiro gera uma componente lateral para a esquerda, então temos a geração de um momento de guinada positivo (horário), supondo obviamente que os motores encontram-se vetorizados. Essa é a chamada propulsão diferencial esquerda-direita que permite a geração de momentos de guinada em baixas velocidades, de tal forma compensar a baixa eficiência aerodinâmica da cauda com pouca incidência de ar (vento relativo). Outra possibilidade é a geração da propulsão diferencial dianteira-traseira, onde ambos propulsores dianteiros fornecem força de igual intensidade, mas de amplitude diferente daquela gerada pelos propulsores traseiros. As forças laterais são canceladas, mas um novo momento de arfagem pode ser gerado, e com um grau de liberdade a mais do que na situação onde se usava apenas dois propulsores vetorizáveis. Podemos obter inclusive um momento de arfagem no dirigível e ainda mantê-lo na posição "nivelada" de ângulo de arfagem (pitch) nulo. O uso da propulsão diferencial dianteira-traseira permite também obter uma mudança contínua e suave nas forças e momentos ao se variar a velocidade de operação do dirigível (airspeed). Evita-se assim a transição brusca de atuação que é observada quando o dirigível, na configuração clássica de apenas dois motores, passa das baixas velocidades (usando vetorização) para as altas velocidades (dispensando vetorização). Dessa forma, tanto a propulsão diferencial lateral (esquerda-direita), como a longitudinal (traseira-dianteira) obtida com essa configuração inédita, permite gerar momentos e forças que complementam os demais atuadores do dirigível, como as superfícies de cauda ou leme. Ressalta-se que as diferentes configurações de propulsão motora como essa proposta aqui considerada (de domínio do Projeto DRONI) poderão aumentar a eficiência e desempenho das abordagens de controle linear e não linear já desenvolvidas previamente no âmbito do Projeto AURORA / Abstract: In this paper masters, the dynamic model of AURORA Project airship (Gomes e Ramos, 1998), (Azinheira et al., 2001) and (Azinheira et al., 2008) is adapted to consider 4 engines instead of 2. Furthermore, those engines as electric start (DC-Brushless) instead of propulsion combustion engine. Engines can work with differential start, that is, front-back or left-right engines with different thrust forces. It has the purpose of generating forces and torques which complement other airship actuators, such as the tail and rudder surfaces. Two main innovations characterize this new system. First, it uses four thrusters with thrust vector control instead of just two as usual. Second, it is the 20 [degrees] angulation that is present in the thrusters setting. This angulation allows each thruster generates a lateral force component besides the longitudinal and vertical components when thrusters are vectorized upward. If the amount of force generated in each thruster is the same, obviously, the addition of lateral forces generated in a pair of thrusters will be zero, and we will have a similar situation with the classic airship performance, generating forces only forward and up. But if the amount of force on thrusters on a given pair (front or back) are different, then resulting lateral force (and torques) can be obtained on airship CV (Volume Center). Thus, if the front pair of thrusters generates a lateral force component to the right, for example, and the rear pair generates a lateral component to the left, we have a generation of yaw torque positive (clockwise), obviously assuming that the engines are vectorized. This is called the differential thrust left-right which allows the generation of yaw torques on low speeds, in order to compensate a low aerodynamic efficiency of tail with little air effect (relative wind). Another possibility is the generation of the differential thrust front-back, where both front thrusters provide equal amount of force, but with a different amplitude than the force generated by the rear thrusters. The lateral forces are canceled, but a new pitch torque can be generated, and with a degree of freedom more than in the situation where it was used only two thrusters with thrust vector control. We can get even a pitch torque on the airship and still keeping it on null pitch angle position. The use of diferential thrust front-back allows also getting a slight and continuous change on the forces and torques when is varied the airship operation speed (airspeed). It avoids the abrupt transition of performance that is observed when the airship, on classic configuration of only two engines, goes through from low speeds (using vectoring) to high speeds (dispensing vectorization). Thus, both the differential thrust lateral (left-right) as the longitudinal (front-back) obtained with this configuration unprecedented, it allows to generate torques and forces that complementing the other airship actuators, such as tail surfaces or rudder. It should be noted that different confiurations of thrust (Project DRONI) may increase the efficiency and performance of linear control approaches and nonlinear previously carried out under the AURORA Project / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica
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Projeto e construção de um barco inteligente com integração INS/GPS e bússolaDouglas Soares dos Santos 11 August 2011 (has links)
Este trabalho apresenta o projeto e construção de um barco inteligente, ou seja, com a capacidade de aprendizado e autônomo. Neste trabalho foi desenvolvida uma plataforma náutica dotada de sensores de posicionamento e de orientação visando gerar uma solução de navegação autônoma capaz de seguir uma trajetória pré-definida por um usuário. O barco foi construído a partir de uma estrutura náutica do tipo catamarã usando como sistema de propulsão rodas d';água impulsionadas por motores elétricos de corrente contínua. Foi projetado e instalado no barco um módulo embarcado contendo um computador de bordo, a eletrônica de acionamento dos motores, o sistema de comunicação e os seguintes sensores: plataforma inercial (composta por acelerômetros, girômetros e magnetômetros) e receptor GPS. O módulo embarcado se comunica com uma estação de controle em terra enviando a telemetria dos sensores e recebendo os comandos para o acionamento dos propulsores. A estação de controle foi escrita no ambiente de desenvolvimento MATLAB e implementa a solução de navegação autônoma do barco em uma interface gráfica amigável realizando os seguintes passos: 1) estimação do estado atual do barco usando fusão sensorial (INS/GPS e Bússola) baseada em Filtro de Kalman, 2) geração do comando para os propulsores por consulta à tabela de acionamento. A técnica de aprendizado por reforço Learning Automata foi usada em um ambiente de simulação, juntamente com o modelo dinâmico do barco, para gerar a tabela de acionamento dos propulsores. A solução proposta foi implementada e testada no barco real. Os resultados experimentais mostram que o barco segue uma trajetória pré-definida pelo usuário de forma autônoma com pequeno erro.
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Aprendizado Bayesiano aplicado ao controle de veículos autônomos de grande porte / Bayesian learning applied to the control of heavy-duty autonomous vehiclesRocha, Fernando Henrique Morais da 21 February 2018 (has links)
O tópico de identificação de sistemas aparece em vários ramos da ciência, com especial importância ao campo de Controle Automático. Entretanto, os problemas encontrados na construção de uma representação precisa de um sistema, como a falta de informações prévias, e as diversas decisões de projeto que devem ser tomadas para a resolução de problemas de identificação de sistemas por meios mais tradicionais, podem ser solucionados através da análise empírica do sistema. Nesse sentido, os processos Gaussianos apresentam-se como uma alternativa viável para a modelagem não-paramétrica de sistemas, trazendo a vantagem da estimação da incerteza do modelo. Para verificar o potencial dos processos Gaussianos em problemas de identificação de sistemas, foi realizada a identificação do modelo longitudinal de um veículo de grande porte, tendo alcançado um desempenho satisfatório, mesmo quando se utilizou poucos dados de treinamento. A partir do modelo aprendido, foi projetado um controlador preditivo baseado em modelo para controlar a velocidade do veículo. O controlador levou em consideração a variância da predição do modelo GP (Gaussian Process - Processos Gaussianos) em consideração durante o processo de otimização do sinal de controle. O controlador proposto alcançou um baixo erro no seguimento da referência, mesmo em situações extremas, como estradas íngremes. Entretanto, em alguns tipos de problemas, o resultado só pode ser mensurado a partir da combinação de uma sequência de ações, ou sinais de controle, aplicados ao longo da execução do processo, como é o caso do problema de direção ecológica (eco-driving). Nesses casos, estratégias que otimizem sinais de controle instantâneos podem não ser viáveis, sendo necessária a utilização de estratégias em que toda a política de controle seja otimizada de uma vez. Além disso, a avaliação do custo, ou execução de todo um episódio do processo, pode ser dispendiosa, é desejável que uma solução seja encontrada com a menor quantidade de interações possíveis com o sistema real. Uma técnica apropriada para essa situação é a Otimização Bayesiana, um algoritmo de otimização caixa-preta bastante eficiente. Porém, um dos problemas dessa solução é a incapacidade de lidar com um grande número de dimensões. Sendo assim, nesse trabalho, foi proposto o Coordinate Descent Bayesian Optimisation, um algoritmo baseado na Otimização Bayesiana, que busca o ótimo em espaços de alta dmensionalidade de maneira mais eficiente pois otimiza cada dimensão individualmente, em um esquema de descida coordenada. / The system identification topic appears in various branches of science, with particular emphasis on Automatic Control field. However, problems encountered in building an accurate representation of a system, such as lack of prior information, and the various design decisions which have to be taken to deal with system identification problems by more traditional means, can be solved through the empirical analysis of the system. In this sense, the Gaussian processes are presented as a viable alternative for non-parametric modelling systems, bringing the advantage of estimating the uncertainty of the model. To investigate the potential of Gaussian processes of system identification problems, identifying the longitudinal model of a large vehicle was performed, achieving reasonable performance even when used little training data. From the obtained model, a Model Predictive Controller was designed to control the vehicle speed. The controller took into account the variance of the GP model prediction on the control signal optimization and achieved low reference tracking error, even on hard conditions, like steep roads. However, in some kinds of problems, the observable outcome can often be described as the combined effect of an entire sequence of actions, or controls, applied throughout its execution. In these cases, strategies to optimise control policies for individual stages of the process might not be applicable, and instead the whole policy might have to be optimised at once. Also, the cost to evaluate the policy\'s performance might also be high, being desirable that a solution can be found with as few interactions with the real system as possible. One appropriate candidate is Bayesian Optimization, a very efficient black-box optimization algorithm. But one of the main problems of this solution is the inability of dealing with a large number of dimensions. For that reason, in this work it was proposed Coordinate Descent Bayesian Optimisation, an algorithm to search more efficiently over high-dimensional policy-parameter spaces with BO, by searching over each dimension individually, in a sequential coordinate descent-like scheme.
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Estudo de estabilização de um veículo quadrimotor não tripulado com carga pendular. / Stabilization of an unmanned autonomous vehicle with slung load.Rodrigo de Castro Baker Botelho 03 September 2018 (has links)
Este trabalho aborda o controle de um veículo aéreo não tripulado (VANT) com carga pendular acoplada. Veículos autônomos apresentam desafios de controle dadas suas características como não linearidades, acoplamento de movimentos, dinâmicas desconhecidas, distúrbios ambientais e ser um sistema do tipo subatuado. O veículo aqui estudado apresenta seis graus de liberdade relativos ao movimento de corpo livre do robô e dois graus de liberdade adicionados pela carga pendular acoplada. Seu modelo matemático é deduzido através das equações de Lagrange, linearizado em torno do ponto de operação e validado através de simulações. O projeto de controle é baseado nos controladores lineares dos tipos PID, LQR e H? para sistemas multivariáveis. Uma vez obtidos os controladores, são apresentadas as simulações para três cenários distintos considerando estabilização a partir de condições iniciais e perturbações e incertezas. Os controladores resultantes das sínteses são simulados com a planta linear e não linear e verificados conforme seu desempenho. / The present work is focused on the stabilization control of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) connected with a slung load. UAV Control is a challenging subject due its characteristics such as non-linearities, coupling dynamics, unknown dynam-ics, environmental disturbances which they are subjected and their underactuated nature. The vehicle presents six degrees of freedom relative to its free body configu-ration and two additional degrees of freedom for it slung load coupling. The mathe-matical model is derived for this configuration through the Lagrange approach, further linearized around its operation point and validated through simulations. The Control Design is based on three different linear controllers, PID, LQR and H? for multivariate systems. Once designed, they are simulated with the linear-ized plant and the non-linearized plant considering three different scenarios for stabi-lization. Finally, the controllers are tested and simulated on a virtual model and the results are presented and discussed.
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Estudo de estabilização de um veículo quadrimotor não tripulado com carga pendular. / Stabilization of an unmanned autonomous vehicle with slung load.Botelho, Rodrigo de Castro Baker 03 September 2018 (has links)
Este trabalho aborda o controle de um veículo aéreo não tripulado (VANT) com carga pendular acoplada. Veículos autônomos apresentam desafios de controle dadas suas características como não linearidades, acoplamento de movimentos, dinâmicas desconhecidas, distúrbios ambientais e ser um sistema do tipo subatuado. O veículo aqui estudado apresenta seis graus de liberdade relativos ao movimento de corpo livre do robô e dois graus de liberdade adicionados pela carga pendular acoplada. Seu modelo matemático é deduzido através das equações de Lagrange, linearizado em torno do ponto de operação e validado através de simulações. O projeto de controle é baseado nos controladores lineares dos tipos PID, LQR e H? para sistemas multivariáveis. Uma vez obtidos os controladores, são apresentadas as simulações para três cenários distintos considerando estabilização a partir de condições iniciais e perturbações e incertezas. Os controladores resultantes das sínteses são simulados com a planta linear e não linear e verificados conforme seu desempenho. / The present work is focused on the stabilization control of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) connected with a slung load. UAV Control is a challenging subject due its characteristics such as non-linearities, coupling dynamics, unknown dynam-ics, environmental disturbances which they are subjected and their underactuated nature. The vehicle presents six degrees of freedom relative to its free body configu-ration and two additional degrees of freedom for it slung load coupling. The mathe-matical model is derived for this configuration through the Lagrange approach, further linearized around its operation point and validated through simulations. The Control Design is based on three different linear controllers, PID, LQR and H? for multivariate systems. Once designed, they are simulated with the linear-ized plant and the non-linearized plant considering three different scenarios for stabi-lization. Finally, the controllers are tested and simulated on a virtual model and the results are presented and discussed.
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