Registro fonte: Aplicação de controle ótimo na estabilização de veículo aéreo não tripulado quadricóptero limitado a um grau de liberdade

Aplicação de controle ótimo na estabilização de veículo aéreo não tripulado quadricóptero limitado a um grau de liberdade

There is a vast literature on the use of classical control (PID) in unmanned aerial vehicles (UAVs). This work, in turn, seeks to explore the application of modern control, specifically optimal control, in this type of vehicle. Using a low cost prototype created for this project, tests about the sta...

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Principais autores:	Terzian, Eduardo Francisco, Silva, Flávio Gomes Amaral, Demarch, Lucas Nunes
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Controladores PID Veículos aéreos não tripulados Engenharia de protótipos Modelagem Controle eletrônico PID controllers Engenharia elétrica Unmanned aerial vehicles Prototypes, Engineering Modelyng Electronic control Electric engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8248
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spelling	riut-1-82482020-11-11T14:03:26Z Aplicação de controle ótimo na estabilização de veículo aéreo não tripulado quadricóptero limitado a um grau de liberdade Application of optimal control for quadcopter unmanned aerial vehicle stabilization limited to one degree of freedom Terzian, Eduardo Francisco Silva, Flávio Gomes Amaral Demarch, Lucas Nunes Oroski, Elder Souto, Rafael Fontes Oroski, Elder Souto, Rafael Fontes Mello, Alexandre José Tuoto Silveira Pês, Beatriz dos Santos Controladores PID Veículos aéreos não tripulados Engenharia de protótipos Modelagem Controle eletrônico PID controllers Engenharia elétrica Unmanned aerial vehicles Prototypes, Engineering Modelyng Electronic control Electric engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS There is a vast literature on the use of classical control (PID) in unmanned aerial vehicles (UAVs). This work, in turn, seeks to explore the application of modern control, specifically optimal control, in this type of vehicle. Using a low cost prototype created for this project, tests about the stabilization of one degree of freedom will be conducted with each control type. Along this work, it will be presented the mathematical model identification process, the control application, and experiments done with the intent of comparing the conventional PID control with optimal control. Through these tests, benefits of the modern control have been verified, such as the reduction of the cost function, lower settling time, lower overshoot, and better reaction to mechanical disturbs. The results comproved that, despite the complexity of the identification process for this kind of vehicle, optimal control can be a viable option for performance improvement for quadcopter UAVs, resulting in benefits over the traditional PID control. E vasta a literatura que aborda a utilização de controle clássico (PID) em veículos aéreos não tripulados (VANTs). Este trabalho, por sua vez, busca explorar a aplicação de controle moderno, mais especificamente controle ótimo, neste tipo de veículo. Utilizando um prototipo de baixo custo montado para esse projeto, serão realizados testes com ambos os tipos de controle para a estabilizacãoo de um grau de liberdade do VANT. Será apresentado o processo de identificão do modelo matemático do sistema, necessário para a implementação do controle ótimo, bem como alguns experimentos efetuados a partir da aplicação prática dos controladores. Tais experimentos, somados as simulações computacionais, visam comparar o controle clássico PID com o controle ótimo. Por meio de tais testes, verificam-se vantagens do controle moderno, dentre elas: a diminuiçao da função de custo, menor tempo de estabilização, menor overshoot e uma melhor reação a distúrbios mecânicos. Os resultados obtidos comprovam que, apesar do processo de identificação deste tipo de veículo ser bastante complexo, o controle ótimo pode ser uma alternativa viável para o aprimoramento do desempenho de VANTs quadricópteros, implicando em vantagens sobre o controle PID clássico. 2020-11-11T14:03:26Z 2020-11-11T14:03:26Z 2018-09-26 bachelorThesis TERZIAN, Eduardo Francisco; SILVA, Flávio Gomes Amaral da; DEMARCH, Lucas Nunes. Aplicação de controle ótimo na estabilização de veículo aéreo não tripulado quadricóptero limitado a um grau de liberdade. 2018. 69 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Controle e Automação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8248 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Curso de Engenharia de Controle e Automação UTFPR
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description	There is a vast literature on the use of classical control (PID) in unmanned aerial vehicles (UAVs). This work, in turn, seeks to explore the application of modern control, specifically optimal control, in this type of vehicle. Using a low cost prototype created for this project, tests about the stabilization of one degree of freedom will be conducted with each control type. Along this work, it will be presented the mathematical model identification process, the control application, and experiments done with the intent of comparing the conventional PID control with optimal control. Through these tests, benefits of the modern control have been verified, such as the reduction of the cost function, lower settling time, lower overshoot, and better reaction to mechanical disturbs. The results comproved that, despite the complexity of the identification process for this kind of vehicle, optimal control can be a viable option for performance improvement for quadcopter UAVs, resulting in benefits over the traditional PID control.
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Aplicação de controle ótimo na estabilização de veículo aéreo não tripulado quadricóptero limitado a um grau de liberdade

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