FenixEdu™

Dissertação

Vertical navigation and trajectory tracking for UAV EVALUATED

Detalhes: O recente avanço tecnológico de sensores e unidades de processamento permitiu a integração em aplicações civis de Veículos Aéreos Não Tripulados (UAV), capazes de executar missões de vigilância e monitorização em locais inacessíveis. Algumas dessas missões requerem a obtenção de dados de sensores em proximidade a objetos de interesse. Nesta tese, é necessário determinar o caminho que permitirá ao drone voar em segurança evitando colisões com o terreno e mantendo uma altitude baixa e aproximadamente constante acima do solo. Propõe-se um algoritmo de geração de trajetória ótima baseado em métodos iterativos para gerar o caminho ideal para o UAV e um controlador preditivo capaz de seguir esta trajetória com precisão. A solução proposta considera a dinâmica não linear do modelo do sistema e determina uma trajetória discreta que satisfaz as restrições do terreno e de passagem em pontos predefinidos enquanto minimiza uma função de custo. O optimizador de trajetória desenvolvido efetua uma otimização offline tendo em conta a informação de altitude obtida em missões anteriores. Para seguir com precisão a trajetória otimizada na presença de perturbações, este trabalho propõe a implementação de um Controlo Preditivo baseado em modelos dinâmicos. Esta estratégia de planeamento e controlo trata-se de um problema de otimização que tem como objetivo minimizar uma função de custo que penaliza erros de seguimento. Este Controlador foi testado num ambiente de simulação, onde o modelo do drone do projeto FRIENDS permitiu validar a estabilidade e robustez do controlador e a integração do mesmo com o optimizador de trajetória.
Keywords: UAV, Trajetória Ótima, Seguimento de Terreno, Passagem em Pontos Predefinidos, Controlo Preditivo, Seguimento de Trajetória

Discussão: janeiro 21, 2021, 11:0