Dissertação

Estimation and Control of a Tilt-Quadrotor Attitude EVALUATED

O presente trabalho continua o desenvolvimento do protótipo do Tilt-Quadrotor, neste caso na estimativa e controlo da atitude. Um Tilt-Quadrotor é uma fusão dos conceitos Quadrotor e tiltrotor, permitindo a sua deslocação com a vantagem de manter o seu núcleo central nivelado. Esta possibilidade resulta de adicionar um movimento de inclinação em dois rotores opostos, enquanto os outros dois rotores permanecem fixos . As diferenças de movimento e de configurações de um tilt- quadrotor em relação com um quadrotor comum são explicadas. As propriedades de massa e atuadores do protótipo são medidos através de testes especialmente desenvolvidos, como a identificação dos motores e os momentos de inércia. O Tilt-Quadrotor é equipado com um acelerômetro, um giroscópio, um magnetometro e um barómetro. Todos os sensores são incluídos na IMU shield. Os sensores são modelados utilizando as medições reais do sensor para uma melhor aproximação para o caso real. Uma vez identificado, o modelo foi linearizado em torno da situação a pairar e implementado em Simulink. Primeiro foi desenvolvido um controlador LQR de 12 estados para alcançar a estabilização do ALIV3. Como o modelo não era nem totalmente controlável nem observável, foi desenvolvido um controlador LQR de 6 estados. O modelo foi simulado usando sensores ideais no caso contínuo e discreto. Uma vez que o controlador foi afinado, foi simulado o modelo com a introdução da estimativa da atitude mediante o Filtro de Kalman Estendido (EKF). Os resultados finais sugerem que o LQR e o EKF combinados poderiam estabilizar o ALIV3.
Quadrirotor, Rotores de inclinação variável, Filtro de Kalman Extendido, Identificação, Regulador – Quadrático – Linear

Novembro 21, 2013, 10:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

CO-ORIENTADOR

Alexandra Bento Moutinho

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Filipe Szolnoky Ramos Pinto Cunha

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar