Dissertação

{pt_PT=Projecto e Controlo de um Multirotor para Aplicação ou Remoção de Sistemas de Pintura} {} EVALUATED

{pt=Os multi-rotores não tripulados têm vindo a assumir um papel importante na automatização de diversos processos nos mais variados ramos da indústria. Esta dissertação tem como objectivo o projecto e controlo de um multi-rotor autónomo com a capacidade de realizar funções de aplicação ou remoção de revestimentos orgânicos em aeronaves, operando sob condições variáveis de massa. Inicialmente, é feita a descrição do conceito, sendo a plataforma dimensionada e seleccionados os seus componentes com base nos requisitos a cumprir. O desenho da plataforma permite identificar as suas principais características estruturais, a partir das quais a dinâmica do multi-rotor é modelada em MatLab/Simulink. O modelo final desenvolvido consiste num octo-rotor coaxial com massa variável e sujeito a alterações na posição do centro de gravidade e tensor de inércia. Com o modelo do multi-rotor definido, são desenvolvidas três estratégias de controlo. Em primeiro lugar, é implementado um controlador Proporcional-Derivativo com o objectivo de estabilizar o multi-rotor na ausência de perturbações e incertezas. Posteriormente, são desenvolvidos dois controladores adaptativos para fazer face às variações de massa e inércia do octo-rotor, utilizando como base um Regulador Quadrático Linear para estabilização da sua atitude e posição. O primeiro controlador recorre a um Filtro de Kalman Estendido para estimar a massa instantânea do sistema e corrigir a entrada nominal. O segundo controlador faz uso da técnica de Controlo Adaptativo por Modelo de Referência segundo o método de Lyapunov para adaptar a dinâmica do eixo vertical do octo-rotor. Por fim, o desempenho destes controladores é analisado e comparado., en=Recently, unmanned multirotors have been assuming an important role in the automation of numerous processes in different industries. The aim of this dissertation is the design and control of an autonomous multirotor with the ability to perform the operations associated with aircraft painting or paint removal, operating under variable mass conditions. First, the concept is described, the platform is sized and its components are selected, based on the project requirements. The platform design allows the identification of its structural properties, from which the multirotor is modelled in MatLab/Simulink. The final model consists in a coaxial octorotor with variable mass and subject to changes in its centre of gravity and its inertia tensor. With the multirotor model defined, three control strategies are developed and tested. First, a Proportional-Derivative controller is implemented, aiming to stabilize the multirotor in the absence of disturbances or uncertainties. After that, two adaptive controllers are developed to cope with the changes in mass and inertia properties of the octorotor, using a Linear Quadratic Regulator as the basis for stabilizing its attitude and position. The first controller makes use of an Extended Kalman Filter to estimate the mass of the system at each moment and correct the trim input accordingly. The second controller is based on the Model Reference Adaptive Control scheme using the Lyapunov method and is used to adapt the vertical dynamics of the octorotor. Finally, the performance of these controllers is analysed and compared.}
{pt=Multi-rotor, Aplicação de Revestimentos Orgânicos, Controlo Adaptativo, Filtro de Kalman Estendido, MRAC, en=Multirotor, Application of Organic Coatings, Adaptive Control, Extended Kalman Filter, MRAC}

Julho 3, 2017, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

José Raul Carreira Azinheira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Filipe Szolnoky Ramos Pinto Cunha

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar