Desenvolvimento de um vant do tipo quadrirrotor para obtenção de imagens aéreas em alta definição
Resumo
Resumo: Este trabalho demonstra o desenvolvimento de um veiculo aéreo não tripulado do tipo quadrirrotor destinado à captura de imagens e vídeos aéreos em alta definição com custo relativamente baixo. Primeiramente é realizado um breve estudo sobre o melhor tipo de veículo aéreo a ser utilizado, concluindo-se que o do tipo quadrirrotor melhor adequou-se aos requisitos necessários de dimensões, custos e sistemas de propulsão. Posteriormente são descritas as etapas da construção física do protótipo demonstrando os matérias e métodos empregados na estrutura física, motores e hélices utilizados, unidade de processamento e sensores empregados. Em seguida é demonstrado a construção de uma plataforma de aquisição de dados para os motores e também para o balanceamento das hélices. O estágio seguinte demonstra o modelamento matemático das dinâmicas do veículo que definem seu comportamento físico no espaço e na etapa de identificação são descritos os métodos utilizados para identificar os elementos do veículo como parâmetros das hélices, momento de inércia da estrutura e a modelagem matemática do conjunto ESC-Motor-Hélice. Nesta etapa também são demonstrados os dois sistemas de controle desenvolvidos, utilizando as técnicas PID e lógica Fuzzy, seguida das respectivas simulações utilizando o modelo matemático das dinâmicas do veículo. Por último são mostrados métodos e resultados para filtrar os ruídos mecânicos ocasionados pelo conjunto motor-hélice, além dos resultados obtidos nas simulações para as duas técnicas de controle, na qual constatou-se que ambos controladores conseguiram estabilizar o modelo sendo que o Fuzzy obteve resultados melhores que o PID. Abstract: This work demonstrates the development of an unmanned aerial vehicle of the type quadcopter designed to capture aerial images and videos in high definition with relatively low cost. First we conducted a brief study on the best type of air vehicle to be used, concluding that the type quadrotor best conformed to the requirements of size, cost and propulsion systems. Subsequently we describe the steps of the physical construction of the prototype showing the materials and methods employed in the physical structure, engines and propellers used, the processing unit and sensors. Next is shown the construction of a data acquisition platform for the engines and also for the balancing of the propellers. The next stage shows the mathematical modeling of the vehicle dynamics that define their physical behavior in space and in the identification stage are described the methods used to identify the elements of the vehicle such as propellers parameters, structure inertial moment and mathematical modeling of the set ESC-Motor-Propeller. This stage also shows the two developed control systems techniques, using PID and fuzzy logic, followed by the respective simulations based on mathematical model of the vehicle dynamics. Finally methods and results are shown to filter out mechanical noise caused by the ensemble engine-propeller, in addition to the simulation results for the two control techniques, in which it was observed that both controllers were able to stabilize the model where the fuzzy obtained better results than the PID.
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- Teses & Dissertações [9602]