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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40343| Título: | Redução de erros de odometria em sistemas de navegação com o uso de técnicas de filtragem: um estudo experimental com sensor inercial |
| Título(s) alternativo(s): | Reducing odometry errors in navigation systems using filtering techniques: an experimental study with an inertial sensor |
| Autor(es): | Rodrigues, Thiago Parise, Vinicius |
| Orientador(es): | Lamperti, Rubisson Duarte |
| Palavras-chave: | Controle automático Teoria dos sistemas Teoria do controle Automatic control System theory Control theory |
| Data do documento: | 3-Dez-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | RODRIGUES, Thiago; PARISE, Vinicius. Redução de erros de odometria em sistemas de navegação com o uso de técnicas de filtragem: um estudo experimental com sensor inercial. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2025. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a análise experimental de um sistema de navegação com sensor inercial, com foco na aplicação de técnicas de filtragem de sinais e identificação de sistemas para reduzir erros de odometria. O estudo envolveu a construção de um protótipo de movimento linear controlado ao longo do eixo X, equipado com sensores encoder, ultrassônico e acelerômetro, além de controle de velocidade. Foram gerados sinais pseudoaleatórios para excitação do sistema e adquiridos dados experimentais para posterior tratamento, identificação e validação de modelos dinâmicos. A metodologia foi dividida em quatro experimentos principais: o primeiro tratou da identificação do sistema, obtendo modelos contínuos e discretos com bons índices de ajuste e comportamento coerente com o sistema real; o segundo tratou da simulação de um controlador para uma entrada em rampa para o sistema, com um bom ajuste obtido; o terceiro foi realizado com o intuito de aplicar o controlador para uma rampa de referência no protótipo, e na sequência foi implementado o controlador para uma sequência de rampas pseudoaleatórias, excitando o sistema para a coleta de dados com os sensores; o quarto experimento realizou a filtragem dos dados, aplicando remoção de outliers e filtro de média móvel, identificou modelos ARMAX e funções de transferência com bons ajustes e comparou os resultados das integrações e derivações de sinais com as simulações de modelos contínuos e discretos, comprovando a superioridade do modelo discreto e a consistência das estimativas odométricas. Os resultados demonstraram que as técnicas de filtragem adotadas melhoraram significativamente a qualidade dos sinais, permitindo a obtenção de modelos matemáticos robustos e representativos. Constatou-se que os modelos discretos apresentam melhor desempenho para sinais amostrados e ruidosos, sendo mais adequados para aplicações de baixo custo. As análises comprovaram o atendimento dos objetivos propostos, evidenciando a eficácia do método de identificação e a viabilidade do uso das técnicas implementadas para aprimorar a precisão da odometria inercial. |
| Abstract: | This work presents the development and experimental analysis of an inertial sensor navigation system, focusing on the application of signal filtering and system identification techniques to reduce odometry errors. The study involved the construction of a prototype with controlled linear motion along the X-axis, equipped with encoder, ultrasonic, and accelerometer sensors, as well as speed control. Pseudo-random signals were generated to excite the system, and experimental data were acquired for subsequent processing, identification, and validation of dynamic models. The methodology was divided into four main experiments: the first dealt with system identification, obtaining continuous and discrete models with good fit indices and behavior consistent with the real system; the second dealt with the simulation of a controller for a ramp input to the system, with a good fit obtained; the third was carried out with the aim of applying the controller to a reference ramp in the prototype, and subsequently the controller was implemented for a sequence of pseudo random ramps, exciting the system for data collection with the sensors; The fourth experiment performed data filtering, applying outlier removal and moving average filtering, identified ARMAX models and transfer functions with good fits, and compared the results of signal integrations and derivations with simulations of continuous and discrete models, proving the superiority of the discrete model and the consistency of the odometric estimates. The results demonstrated that the filtering techniques adopted significantly improved the quality of the signals, allowing the obtaining of robust and representative mathematical models. It was found that the discrete models perform better for sampled and noisy signals, being more suitable for low-cost applications. The analyses confirmed the achievement of the proposed objectives, highlighting the effectiveness of the identification method and the feasibility of using the implemented techniques to improve the accuracy of inertial odometry. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40343 |
| Aparece nas coleções: | MD - Engenharia Elétrica |
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