Dissertação

Incremental nonlinear control for attitude tracking of a fixed-wing UAV - Simulation and practical implementation EVALUATED

O entusiasmo por controlo não-linear tem ganho relevo nas últimas duas décadas, principalmente devido ao desenvolvimento acelerado de ferramentas de análise e de simulação, fundamentais em projectos de engenharia. Para o problema de controlo de atitude de aeronaves, o carácter mais generalista de controlo não-linear oferece a vantagem significativa de ser possível desenvolver um único controlador com desempenho uniforme no envelope de voo. Neste trabalho, duas reconhecidas técnicas de controlo não-linear - inversão de dinâmica não-linear e Backstepping - são tidas em consideração. Em particular, são adicionalmente complementadas por uma técnica de controlo robusto, cada vez mais popular, que considera a dinâmica incremental do veículo de forma a capturar alterações no seu estado aerodinâmico, em alternativa a modelação complexa. A abordagem oferece robustez acrescida relativamente a incertezas no modelo e aumento do desempenho da tarefa de controlo, à custa de informação extra proveniente de sensores e rápida actuação de controlo. Adicionalmente, filtros de comando são incluídos para proteger o sistema contra dinâmica restritiva de actuadores. Ambas as abordagens de controlo robusto são devidamente calibradas, testadas e comparadas em simulações em anel fechado. Testes de robustez são efectuados para uma das técnicas, justificadamente seleccionada, de forma a validar a sua integração no piloto automático de tempo-real open-source Ardupilot. Resultados de simulação obtidos com o simulador de voo JSBSIM são analisados de forma a reforçar a validez da solução integrada para experimentação prática.
Controlo não-linear, Inversão de Dinâmica Não-linear, Backstepping, Dinâmica Incremental, Filtragem de comandos, Ardupilot

Novembro 21, 2017, 9:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Raul Carreira Azinheira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar