Dissertação

Laser-based control of rotary-wing UAVs EVALUATED

Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) apresentam uma elevada taxa de desenvolvimento tecnológico actualmente. Estes veículos podem ser utilizados para executar procedimentos de inspecção perigosos e caros em estruturas de difícil acesso em vez de operadores humanos, mas ainda necessitam de uma monitorização próxima. Esta tese aborda o problema de utilizar exclusivamente sensores a bordo de VANTs para criar ferramentas de determinação de atitude e estratégias de seguimento de trajectória. Primeiramente, este trabalho discute a percepção do mundo exterior pelo veículo e a formulação de uma descrição matemática contendo informações sobre a sua posição e atitude relativos à estrutura. Para este efeito, uma geometria é definida e o melhor ajuste aos dados fornecidos por um sensor LiDAR é seleccionado, após um processo robusto de filtragem de pontos. Com esta informação, são propostos vários métodos para obter a atitude. Estes incluem um estimador de guinada rápido e completo, baseado em continuidade, e uma solução em forma fechada para o problema de Wahba e um filtro não linear para a estimação de atitude completa, ambos no grupo das matrizes de rotação. Foi dedicado um esforço significativo à análise de todo o procedimento através de simulação, da criação dos dados laser à aplicação dos métodos, para fins de validação. Resultados simulados e experimentais são fornecidos para a avaliação de desempenho dos algoritmos de percepção. Com base nesses resultados, uma estratégia de controlo não linear é projectada com o objectivo de proporcionar um controlo de trajectória preciso relativo à estrutura, com estabilidade assimptótica garantida.
VANTs, sensores LiDAR, ajuste geométrico, determinação de atitude, estabilidade de Lyapunov, controlo de trajectória.

Novembro 30, 2015, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Bruno João Nogueira Guerreiro

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Colaborador Não Remunerado Docente