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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2019.tde-04022019-153802
Documento
Autor
Nome completo
Rodrigo de Castro Baker Botelho
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Barbosa, Roberto Spinola (Presidente)
Aguiar, Renato Aparecido
Kassab Junior, Fuad
Título em português
Estudo de estabilização de um veí­culo quadrimotor não tripulado com carga pendular.
Palavras-chave em português
Veículos autônomos
Veículos guiados remotamente
Resumo em português
Este trabalho aborda o controle de um veículo aéreo não tripulado (VANT) com carga pendular acoplada. Veículos autônomos apresentam desafios de controle dadas suas características como não linearidades, acoplamento de movimentos, dinâmicas desconhecidas, distúrbios ambientais e ser um sistema do tipo subatuado. O veículo aqui estudado apresenta seis graus de liberdade relativos ao movimento de corpo livre do robô e dois graus de liberdade adicionados pela carga pendular acoplada. Seu modelo matemático é deduzido através das equações de Lagrange, linearizado em torno do ponto de operação e validado através de simulações. O projeto de controle é baseado nos controladores lineares dos tipos PID, LQR e H? para sistemas multivariáveis. Uma vez obtidos os controladores, são apresentadas as simulações para três cenários distintos considerando estabilização a partir de condições iniciais e perturbações e incertezas. Os controladores resultantes das sínteses são simulados com a planta linear e não linear e verificados conforme seu desempenho.
Título em inglês
Stabilization of an unmanned autonomous vehicle with slung load.
Palavras-chave em inglês
Remotely guided vehicles
Unmanned autonomous vehicles
Resumo em inglês
The present work is focused on the stabilization control of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) connected with a slung load. UAV Control is a challenging subject due its characteristics such as non-linearities, coupling dynamics, unknown dynam-ics, environmental disturbances which they are subjected and their underactuated nature. The vehicle presents six degrees of freedom relative to its free body configu-ration and two additional degrees of freedom for it slung load coupling. The mathe-matical model is derived for this configuration through the Lagrange approach, further linearized around its operation point and validated through simulations. The Control Design is based on three different linear controllers, PID, LQR and H? for multivariate systems. Once designed, they are simulated with the linear-ized plant and the non-linearized plant considering three different scenarios for stabi-lization. Finally, the controllers are tested and simulated on a virtual model and the results are presented and discussed.
 
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Data de Publicação
2019-02-13
 
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