Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36597
Título: Construção, identificação, controle e análise de sistemas de estabilidade e posicionamento de um quadrirotor com um grau de liberdade: estudo de caso
Título(s) alternativo(s): Construction, identification, control and analysis of stability and positioning systems of a quadrotor with a degree of freedom: case study
Autor(es): Carvalho, Pedro Henrique Col
Orientador(es): Brolin, Leandro Castilho
Palavras-chave: Servomecanismos
Rotores
Drone
Servomechanisms
Rotors
Drone aircraft
Data do documento: 12-Fev-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Citação: CARVALHO, Pedro Henrique Col. Construção, identificação, controle e análise de sistemas de estabilidade e posicionamento de um quadrirotor com um grau de liberdade: estudo de caso. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2025.
Resumo: A busca por maior eficiência e competitividade impulsiona o desenvolvimento de novas tecnologias em diversas áreas. Nesse contexto, Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) tem sido amplamente utilizado. Este trabalho aborda a construção, identificação do sistema e controle de um VANT com um grau de liberdade, especificamente um quadrirotor. Inicialmente, construiu-se a estrutura do protótipo, composta por uma barra horizontal com um eixo móvel em seu centro de massa e motores Brushless nas extremidades. Realizou-se o controle da planta por um sistema embarcado. Projetou-se o controlador como um servossistema do tipo 1 quando a planta possui integrador. A identificação dos parâmetros do sistema segue a abordagem de caixa cinza, a qual aplicou-se para plantas com parâmetros desconhecidos. Para determinar esses parâmetros, utilizou-se o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ), que possibilitou a descrição do comportamento dinâmico do protótipo. Com o modelo dinâmico identificado, o trabalho propõe-se a implementação de um controle moderno, especificamente em espaço de estados. Após a validação do modelo, discretizou-se e implementou-se o modelo no protótipo construído. Os resultados mostraram que o modelo matemático utilizado apresentou uma resposta apropriada às perturbações externas, portanto, assegurando a estabilidade e o retorno rápido a condição de operação. Por fim, concluiu-se que o sistema de controle em espaço de estados é um método eficiente para modelos instáveis.
Abstract: The pursuit of greater efficiency and competitiveness drives the development of new technologies across various fields. In this context, Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have been widely utilized. This work addresses the construction, system identification, and control of a UAV with one degree of freedom, specifically a quadrotor. Initially, the prototype structure was developed, consisting of a horizontal bar with a movable axis at its center of mass and Brushless motors at the ends. The plant was controlled by an embedded system. The controller was designed as a Type 1 servosystem when the plant includes an integrator. The system parameters were identified using the gray-box approach, which is applied to plants with unknown parameters. To determine these parameters, the Least Squares Method (LSM) was employed, enabling the description of the prototype’s dynamic behavior. With the identified dynamic model, this study proposes the implementation of a modern control strategy, specifically in state-space representation. After model validation, the system was discretized and implemented in the constructed prototype. The results demonstrated that the mathematical model provided an appropriate response to external disturbances, thereby ensuring stability and a rapid return to the operating condition. Finally, it is concluded that the state-space control system is an effective method for unstable models.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36597
Aparece nas coleções:CM - Engenharia Eletrônica

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
controleestabilidadeposiocionamentoquadrirotor.pdf1,59 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons