Made available in DSpace on 2014-11-12T01:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000462536-Texto+Completo-0.pdf: 1936978 bytes, checksum: 551a99d3e7495bc45e9ce1dea5d91aea (MD5) Previous issue date: 2014 / With the popularization of the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAV’s) grows the need to use more sophisticated, robust and effective controllers in order to enhance its flight performance. This work aims the development of a non-linear control to be applied on a quadrotor aircraft, reducing flight time and improving system stability. The most commonly control technique used consist of a linear control law known as Proportional Integrate Derivative (PID), which provides stability and displacement for this class of system. However, this technique has certain limitations in performance by not considering construction parameters such as actuator’s saturation and inertial moments, associated with the mass distribution of the system. Given this scenario, it is proposed the implementation of a control law, based on a formulation of optimal response time named Proximate Time Optimal Servomechanism (PTOS) to be applied on the degrees of freedom for rotation and translation of the vehicle. Furthermore, it is proposed a new approach to operate on a bidirectional displacement of a geo-referenced trajectory control system, based on the concept of optimal time, such as PTOS. Firstly it is presented the system dynamics, then a linearization, for purpose of control design, is achieved so that the proposed controllers are developed. / Com a popularização do uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT’s) cresce a necessidade do uso de controladores mais sofisticados, mais robustos e mais eficazes, de forma a aprimorar sua performance de voo. Este trabalho tem como objetivo a implementação de uma técnica de controle não linear para ser aplicada em VANT’s do tipo quadcóptero, reduzindo o tempo de voo e aprimorando a estabilidade do sistema. A técnica de controle comumente usada consiste em uma lei de controle linear conhecida como PID (Proporcional Integrador Derivador) que, embora proporcione estabilidade e deslocamento para essa classe de sistema, esta técnica apresenta certas limitações de desempenho e performance por não considerar parâmetros construtivos, tais como a saturação do próprio atuador e momentos inerciais associados à distribuição de massa no sistema. Neste cenário, é proposto a implementação de uma lei de controle, baseada em uma formulação de tempo de resposta quase ótimo denominada Proximate Time Optimal Servomechanism (PTOS), a ser aplicada nos graus de liberdade relativos a rotação e translação do veículo. Não obstante, é proposta uma técnica de controle bidirecional para atuar no controle da trajetória georreferenciada do sistema, alicerçada no conceito de tempo ótimo, tal como PTOS. Como metodologia, primeiramente é apresentado o modelo da dinâmica do sistema, tal como uma representação linear para fins de projeto de controle, para que então sejam desenvolvidos os controladores propostos. O desenvolvimento é validado offline, via simulações dos algorítimos.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-05-10T17:55:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_lennon_chaves.pdf: 2813829 bytes, checksum: 48c3fbefe451491c81bbf9ddb680a318 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-05-10T17:56:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_lennon_chaves.pdf: 2813829 bytes, checksum: 48c3fbefe451491c81bbf9ddb680a318 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T17:56:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_lennon_chaves.pdf: 2813829 bytes, checksum: 48c3fbefe451491c81bbf9ddb680a318 (MD5) Previous issue date: 2018-02-02 / During the last decades, model checking techniques have been applied to improve overall system reliability, in unmanned aerial vehicle (UAV) approaches. Nonetheless, there is little effort focused on applying those methods to the control-system domain, especially when it comes to the investigation of low-level implementation errors, which are related to digital controllers and hardware compatibility. The present study addresses the mentioned problems and proposes the application of a bounded model checking tool, named as Digital System Verifier (DSVerifier), to the verification of digital-system implementation issues, in order to investigate problems that emerge in digital controllers designed for UAV attitude systems. A verification methodology to search for implementation errors related to finite word-length effects ( e.g., arithmetic overflows and limit cycles), in UAV attitude controllers, is presented, along with its evaluation, which aims to ensure correct-by-design systems. Experimental results show that failures in UAV attitude control software used in aerial surveillance, which are hardly found by simulation and testing tools, can be easily identified by DSVerifier. / Durante as últimas décadas, técnicas de verificação de modelos tem sido utilizadas para melhorar a confiabilidade de sistemas, no que diz respeito a veículos aéreos não-tripulados (VANTs). Contudo, existem poucos esforços focados em aplicar esses métodos ao controle de sistemas, especialmente os relativos à investigação de erros de implementação de baixo nível, os quais estão relacionados a controladores digitais e compatibilidade de hardware. O presente trabalho aborda os problemas mencionados e propõe a aplicação de uma ferramenta de verificação limitada de modelos, conhecida como Digital System Verifier (DSVerifier) ou Verificador de Sistemas Digitais, à verificação de implementação de sistemas digiais, com o objetivo de investigar problemas em controladores digitais projetados para sistemas de atitude em VANTs. Apresenta-se uma metodologia de verificação para procurar por erros de implementação relacionados a efeitos de tamanho de palavra finita (i.e, estouros aritméticos e ciclos-limites), em controladores de atitude de VANTs, juntamente com sua avaliação, o que visa garantir a corretude desses sistemas. Resultados experimentais mostram que falhas encontradas em software de controle de atitude de VANTs usados em vigilância aérea, as quais são dificilmente encontradas pro simulação e ferramentas de teste, podem ser facilmente identificadas pelo DSVerifier.

A presente pesquisa visa mostrar como a instalação e edificação de um empreendimento urbano, no caso o Aeroporto Internacional de São Paulo/Guarulhos - Governador André Franco Montoro, inaugurado em 1985, induziu a expansão territorial da rede hoteleira e possibiltou a (re) produção de centralidades no Município de Guarulhos. Analisado a partir da Capital São Paulo e no espaço urbano de Guarulhos, como estas transformações espaciais e estruturais implicam no surgimento e expansão dos hotéis, bem como, a concentração de serviços atrelados ao funcionamento e manutenção destes equipamentos, fomentam a (re) produção de centralidades no município de Guarulhos / The present study aims show how the installation and construction of an enterprise urban, on case international airport of Sao Paulo/Guarulhos - governor Andre Franco Montoro, opened in 1985, induced expansion territorial network hotel and enabled the (re) production of centralities in Guarulhos (SP) Passed from the Capital - Sao Paulo and urban space in Guarulhos, how these transformations imply the emergence and expansion of hotels, and the concentrations of services linked to the operation and maintenance of such equipament, foster the (re) production of centralities in the county of Guarulhos

Esta tesis ha analizado los bombardeos aéreos republicanos realizados en territorio sublevado para observar para qué se realizaron, cómo se desarrollaron y qué consecuencias tuvieron. Para incluir todas las circunstancias que implican un ataque de estas características, la tesis se ha estructurado en seis capítulos que se inician con un recorrido por las dinámicas de bombardeo llevadas a cabo por la Aviación leal. Para ello se ha confrontado documentación republicana y rebelde, además de la británica y soviética. Por otro lado, se ha dedicado un apartado al fenómeno de las represalias, desde que se iniciara en el discurso hasta que se incluyera en los planes aéreos, que ejercieron republicanos y sublevados a lo largo de la guerra. El segundo capítulo se centra en los aviadores. Al inicio de este se ha establecido la cadena de decisiones que permitían desarrollar una acción aérea, para dejar claro que los aeronautas no eran los únicos responsables en un bombardeo. Tras ello, se ha profundizado en aquellos aspectos que, en un contexto bélico, influyeron en los tripulantes de bombarderos leales. A continuación, se ha dispuesto el capítulo de los efectos de los raids sobre la población no combatiente. El objetivo es comprender cómo se vieron afectadas aquellas personas que estaban bajo las bombas en un entorno urbano y sin estar dentro de una organización militar o militarizada. También se ofrecen las reacciones de las autoridades y las consecuencias económicas y militares de los raids. Para observar el nivel de influencia que tuvieron los soviéticos en la realización o no de ataques aéreos, se ha dispuesto el cuarto capítulo. En primer lugar, se ha llevado a cabo una comparación entre ambas doctrinas aéreas para ver en qué ámbitos pudo realizarse. Seguidamente, se ha analizado la capacidad que tuvieron los soviéticos de desencadenar operaciones aéreas y de implantar una determinada organización en la Aviación republicana. Para ello se han utilizado tanto fuentes españolas como soviéticas. Los sublevados dispusieron de una red de estructuras, trasladaron recursos y crearon disposiciones para proteger a la población de los bombardeos enemigos. A este ámbito se ha dedicado el quinto capítulo, observando la eficiencia de la defensa antiaeronáutica rebelde y su evolución durante el conflicto bélico. Por último, se ha realizado un capítulo para confrontar las acciones aéreas llevadas a cabo por los sublevados y por los republicanos. El objetivo es aclarar diferentes factores que se pueden observar mejor a través del método comparativo.

Doctora en Ingeniería Eléctrica / Little work has been done on Battery Health Management (BHM) for rotary-wing Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) despite the fact that they have become increasingly popular. They are highly maneuverable and enable both safe and low-cost experimentation in mapping, navigation, and testing of control algorithms in three dimensions. Also, they can perform maneuvers that cannot be achieved by their fixed-wing counterparts (e.g., hover in place, and take off and land vertically (VTOL)). However, small-size aircraft typically have weight, size and cost constraints. Thus, as small-size UAVs become more prevalent, the need for computationally efficient software will increase. This thesis proposes a holistic framework for the design, implementation and experimental validation of Battery Health Management (BHM) systems in small-size rotatory-wing Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) that allows to accurately (i) estimate the State of Charge (SOC), and (ii) predict the End of Discharge (EOD) time of lithium-polymer batteries in small-size multirotors by using a model-based prognosis architecture that is efficient and feasible to implement in low-cost hardware. The proposed framework includes a simplified battery model that incorporate the electric load dependence, temperature dependence and SOC dependence by using the concept of Artificial Evolution to estimate some of its parameters, along with a novel Outer Feedback Correction Loop (OFCL) during the estimation stage which adjusts the variance of the process noise to diminish bias in Bayesian state estimation and helps to compensate problems associated with incorrect initial conditions in a non-observable dynamic system. Also, it provides an aerodynamic-based characterization of future power consumption profiles and utilizes a new definition of probability of failure to mitigate the risk. A quadrotor has been used as the validation platform. This thesis is the first research effort towards BHM for small-size rotary-wing UAVs validated beyond numerical simulations, and that addresses the problem from an efficient approach for constrained computing platforms. A proper prognosis of the EOD time is not only necessary to verify if the mission goal(s) can be accomplished but also essential to aid in online decision-making activities such as fault mitigation and mission replanning. Therefore, the results of this work will allow making decisions about the flight and having enough confidence in those decisions so that the mission objectives can be optimally achieved. Given that: (i) the flight times in battery-powered UAVs are indeed short, (ii) most flight plans are highly conservatives due to they suffer from uncertainties in estimating the remaining charge, (iii) applications in urban zones are limited due to the risk associated with accidental battery run-down during the flight, and (iv) UAVs are ideally suited for long endurance applications; it hopes the results of this research become a significant contribution to the battery-powered rotary-wing UAVs field. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT bajo la beca CONICYT-PCHA/Doctorado Nacional /2014-63140178

La presente tesis aborda el problema del abastecimiento de batería de los drones siendo su periodo de duración insuficiente para cubrir operaciones de mayor durabilidad. En la actualidad, la utilidad de los drones ha ido en aumento en los diversos campos en los que se desenvuelve, así como también su automatización. Con respecto a ello, con la constante evolución de la tecnología y la creciente demanda de automatizar los procesos en los que son requeridos estos dispositivos, se ha logrado que los UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) sean autónomos en las operaciones que se requieren. De esta forma, ya no es necesario que sea controlado por algún operario en tiempo real, sino que puede funcionar de forma autónoma. Sin embargo, como se mencionó brevemente, las operaciones realizadas por estos dispositivos pueden tomar un tiempo mayor al de la duración de su batería, por lo que más tiempo implica menos operaciones por día y esto afecta a la productividad. De aumentar esta característica en los drones, se podrían usar, por ejemplo, como sistemas de vigilancia, ya que estos sistemas requieren una continuidad en su operación. Como segundo ejemplo podrían usarse para el envío de objetos a largas distancias de forma autónoma. Se propuso realizar el diseño preliminar de un sistema mecatrónico automático que realizará el abastecimiento de batería de los drones con baterías LiPo 6S (6 celdas). Para lograr este diseño son necesarios los siguientes subsistemas: subsistema de transporte de batería, subsistema de sujeción de dron y el subsistema de adaptación de batería. El subsistema de transporte de batería estará conformado por un robot cartesiano ensamblado con un gripper magnético y un anaquel para guardar las baterías. Este arreglo permitirá la sujeción, extracción y colocación de la batería. El segundo subsistema está conformado por dos actuadores lineales, los cuales se encargarán mantener el dron fijo para poder realizarse el proceso de abastecimiento de la batería. Por último, el subsistema de adaptación de batería, que es el diseño de un sistema mecánico que se ubicará en la parte media del dron para facilitar la extracción y colocación de la batería. Las baterías a emplear en este diseño son Baterías LiPo de 6S y estas tienen unas dimensiones aproximadas de 59 mm x 64 mm x 158 mm. Además, su peso es aproximadamente de 1.5 kg. Esto permitirá realizar un mejor diseño para las consideraciones mostradas. Eventualmente, se delimitó a este tipo de batería ya que son las que más se usan en promedio para drones de dimensiones mayores a un metro de diámetro. El sistema procesará la información en un controlador y estará constantemente validando, enviando y recibiendo data de internet, es decir, monitoreando en la nube. Se realizará un monitoreo de la información en la nube ya que estos sistemas operan de forma automática y además porque es necesario alertar sobre los posibles fallos para que el sistema sea reparado lo antes posible.

El presente trabajo presenta como marco problemático la pérdida de los cultivos por situaciones adversas como como las plagas, malas hierbas, enfermedades, falta de nutrientes y condiciones térmicas. Estos problemas, se podrían evitar en su mayoría si se realizara análisis de salud constantemente a los sembríos. El problema recae en la falta de análisis de la salud de los cultivos por la demandante naturaleza de la tarea. No sería posible realizar una revisión manual constante a todas las plantas. Además, las herramientas actuales que existen no son óptimas y no son capaces de integrar el análisis de diferentes sensores. El objetivo general del presente trabajo es diseñar una solución a partir de un vehículo aéreo que sea capaz de tomar imágenes multiespectrales y térmicas para el análisis de la salud vegetal. La metodología que se utilizará para cumplir con el correcto diseño del proyecto será la metodología VDI. Para las secciones relacionadas a la arquitectura de software, el proyecto usó la metodología Attribute Driven Design (ADD) 3.0. Adicionalmente, se usó la metodología Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) para realizar una revisión sistemática de la literatura. Finalmente, los resultados son el diseño de un dron capaz de intercambiar entre cámara multiespectral y térmica sin necesidad de desarmar todo el sistema. Se presenta una solución escalable a través de la nube de AWS para realizar el procesamiento de datos. Por otro lado, a partir de la revisión bibliográfica y del diseño de la arquitectura de software, se elaboraron los artículos académicos “Precision agriculture drone technology: A systematic review of the literature” y “Cloud-based processing on drone imaging for precision agriculture” respectivamente. Como conclusión, en las pruebas realizadas para el procesamiento en el sistema ciber de la nube, se obtuvo un tiempo promedio de respuesta de 430 ms.

La situación que enfrenta actualmente nuestro país y el mundo por la pandemia generada por la Covid-19 genera problemas en muchos ámbitos, incluyendo el jurídico. El presente artículo analiza la necesidad que existe en nuestra normativa de la incorporación de la cláusula penal en el caso que existiera un incumplimiento del contrato de transporte aéreo por causas de fuerza mayor. Como ya lo hemos mencionado, esta figura se consagra como eximente de responsabilidad para el deudor, ya que impide o imposibilita el cumplimiento de la obligación principal de la relación contractual. Sin embargo, resulta perjudicial para el acreedor que no les den soluciones viables en estos posibles panoramas o que éstos no sean presentados en el mismo contrato, obteniendo como consecuencia la rescisión del contrato y privándolos de su derecho a recibir la prestación debida. Es así como proponemos la incorporación de cláusulas penales que garanticen al usuario la protección de sus derechos como acreedor en los contratos de servicio de transporte aéreo por caso de fuerza mayor. Esta propuesta surge a partir de la importancia de asegurar al usuario la protección de sus derechos como acreedor frente a este tipo de eventos, teniendo como base los lineamientos sobre la protección al consumidor que presenta INDECOPI.

El presente proyecto de fin de carrera busca presentar un aporte al campo de la agricultura de precisión, el cual tiene como propósito aplicar y desarrollar nuevos mecanismos tecnológicos para optimizar las tareas involucradas en la agricultura. Una de las herramientas dentro de la agricultura de precisión es la percepción remota, con la cual se pueden obtener imágenes de los campos de cultivo a gran altura, permitiendo la identificación de características que no son fácilmente visibles cuando se está al nivel del suelo. Las imágenes capturadas mediante la percepción remota son empleadas por diversos especialistas en la interpretación de determinados índices de vegetación, cuyos resultados ayuden a facilitar y mejorar las tareas del agricultor. La captura de dichas imágenes es obtenida a través de sensores remotos colocados en satélites, aviones y actualmente, el uso de vehículos aéreos no tripulados (Unmanned Aerial Vehicle – UAV) ha sufrido un considerable incremento. Sin embargo se presentan algunos inconvenientes con respecto al procesamiento de las imágenes adquiridas por los UAVs. En primer lugar debido a la necesidad de monitoreo constante, es necesario que los UAVs sobrevuelen la zona a tratar periódicamente, generando una gran cantidad de imágenes de una misma zona a tratar en diferentes periodos de tiempo, resultando que en cada captura las imágenes de la misma zona presentan distintas características: traslación y rotación espacial (considerando un punto de referencia fijo) e iluminación. En segundo lugar, debido a la necesidad de determinación de parámetros de vegetación, temperatura, humedad, entre otros, es necesaria la obtención de imágenes con cámaras que trabajen en diferentes bandas del espectro electromagnético (bandas de color azul, rojo, verde e infrarrojo). En algunas ocasiones una sola cámara no trabaja en todas las bandas del espectro por lo que se requiere colocar más de una cámara en el UAV, con el resultado de que las imágenes capturadas de una misma zona no están alineadas espacialmente debido a la posición de las cámaras en el UAV. De este modo se hace necesario de algún método que permita la alineación de las imágenes capturadas por los UAVs, ya sea que estas provengan de diferentes puntos de vista o de diferentes sensores, para una misma zona a tratar. Al procedimiento requerido para la alineación de dos o más imágenes de un mismo objeto de interés se le conoce como registro de imágenes.

El presente trabajo tuvo como objetivo el diseño de un Vehículo Aéreo no Tripulado (VANT) de tipo multirotor con capacidad de carga de hasta un kilogramo - que puede representar una cámara o sensores para el monitoreo de una variable en específico. En la primera parte se hizo una revisión de la bibliografía y estado del arte de los sistemas aéreos no tripulados. Luego, se procedió a definir los requisitos para el diseño de la unidad. Debido a que el desarrollo de estos equipos es reciente, no existen publicaciones o libros que detallen una metodología para la selección de los componentes, por lo que en esta tesis se diseñó e implementó una propia que permitió seleccionar el sistema de propulsión óptimo que incluye los motores, las hélices y las baterías. En la siguiente etapa se diseñó la estructura para alojar a todos los componentes del VANT. Se realizó una simulación de las cargas para evaluar la resistencia, aerodinámica y vibraciones del VANT mediante un software de elementos. Los resultados fueron positivos, por lo que se puede asegurar un correcto funcionamiento ante una futura implementación. Finalmente, el resultado de este trabajo culminó con una lista de componentes, planos y un presupuesto de alrededor de $6300 en los que se incluye los costos de materiales, diseño de ingeniería y manufactura. El VANT diseñado tiene como dimensiones generales 1014x1007x200 mm, tiene un peso de alrededor de los 7.5 kg y está en capacidad transportar consigo una carga de un kilogramo con vientos de hasta 8 m/s.