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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33429| Título: | Modelagem de um drone terrestre de duas rodas e simulação do sistema de controle: estudo de caso |
| Título(s) alternativo(s): | Modeling of a two-wheeled ground drone and simulation of the control system: a case study |
| Autor(es): | Ferreira, Leandro Amaro |
| Orientador(es): | Brolin, Leandro Castilho |
| Palavras-chave: | Veículos remotamente pilotados Modelos matemáticos Controladores PID Motores elétricos de corrente contínua Vehicles, Remotely piloted Mathematical models PID controllers Electric motors, Direct current |
| Data do documento: | 22-Nov-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | FERREIRA, Leandro Amaro. Modelagem de um drone terrestre de duas rodas e simulação do sistema de controle: estudo de caso. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2023. |
| Resumo: | O presente trabalho possui como tema drone terrestre de duas rodas para inspeção territorial. O objetivo é realizar a modelagem matemática de um sistema real, composto por três dinâmicas, sendo elas a dinâmica da roda, a dinâmica do motor e a dinâmica do pêndulo, através do princípio de pêndulo invertido. Este tema foi escolhido pois o drone pode ser aplicado em diversas situações, tais como vigilância e guarda, além de inspeção e reconhecimento de ambientes afim de diminuir os riscos a vida humana em ocasiões de periculosidade. Foi realizado o levantamento das equações dinâmicas das partes que compõem o pêndulo e, por não possuir todas as informações técnicas do motor CC, foi necessário realizar ensaios em laboratório para o levantamento destas informações, pois optou-se por não negligenciar a indutância do motor. Posteriormente foi realizada a modelagem matemática do conjunto no formato de Espaço de Estados, no qual obteve-se um modelo de quinta ordem, com polo duplo na origem, além de um polo real no semi plano direito, que se refere a um modelo instável. Para realizar análise do modelo, se fez necessário projetar um controlador proporcional, derivativo e integral para a planta, que atendeu aos requisitos de projeto preestabelecidos mantendo-se a planta estável mesmo com a inserção de distúrbios na saída da planta. |
| Abstract: | The present work focuses on a two-wheeled ground drone for territorial inspection. The objective is to mathematically model a real system composed of three dynamics: wheel dynamics, motor dynamics, and pendulum dynamics, using the inverted pendulum principle. This theme was chosen because the drone can be applied in various situations such as surveillance and security, as well as inspection and recognition of environments to reduce risks to human life in hazardous situations. The dynamic equations of the pendulum components were derived, and due to the lack of technical information about the DC motor, laboratory tests were conducted to gather this information, opting not to neglect the motor’s inductance. Subsequently, the mathematical modeling of the system was carried out in the State-Space format, resulting in a fifth-order model with a double pole at the origin and a real pole in the right semi-plane, indicating an unstable model. To analyze the model, it was necessary to design a proportional, derivative, and integral controller for the plant, meeting predefined design requirements and maintaining plant stability even with the introduction of disturbances in the plant output. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33429 |
| Aparece nas coleções: | CM - Engenharia Eletrônica |
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