Dissertação

Non-linear Attitude Control and Guidance of a Quadrotor UAV EVALUATED

Neste trabalho, baseados em duas soluções da literatura, são apresentadas duas maneiras diferentes de controlo não-linear para a atitude de um quadrotor-veículo aéreo não tripulado: a primeira delas é baseada no método de backstepping, enquanto que a segunda é desenvolvida direitamente sobre o grupo especial ortogonal, SO(3), usando a teoría de estabilidade de Lyapunov. A fim de testarmos as vantagens destes controladores não-lineares, serão comparados com tanto um controlador proporcional derivativo (PD) como un controlador regulador quadrático linear (LQR), que constituem as soluções típicas para o controlo da atitude de um quadrotor. Com respeito à estimativa da atitude, um conjunto de sensores composto por um acelerómetro, um giroscópio e um magnetómetro em três eixos vão ser usados e varios estimadores baseados no Kalman Filter serão estudados. Uma vez que o modelo completo for desenvolvido (composto pelos modelos da moção do quadrotor, dos atuadores e dos sensores) e o simulador for construido, dois níveis de controlo serão implementados numa conguração em cascata: um controlo de baixo nível, para estabilização ou rastreamento da atitude e altitude; e um controlo de alto nível, por meio de um controlador de guiamento horizontal, para o rastreamento de percursos desejados num plano horizontal. As simulaçoes mostram que o controlador PD não é muito confiável ao trabalharmos com estimadores, e do que os controladores ão lineares apresentam as melhores características, ainda que o controlador LQR tenha tambem um comportamento bastante aceitável.
Quadrotor, Controlo não-linear, Backstepping, Grupo Especial Ortogonal SO(3), Filtro de Kalman Extendido, Guiamento Horizontal.

Julho 21, 2014, 10:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Raul Carreira Azinheira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar