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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40367| Título: | Projeto e implementação de um sistema didático para o estudo da estabilidade de um drone com um grau de liberdade |
| Título(s) alternativo(s): | Design and implementation of a didactic system for studying the stability of a one-degree-of-freedom drone |
| Autor(es): | Vendramini, Eduardo |
| Orientador(es): | Dietrich, José Dolores Vergara |
| Palavras-chave: | Drone Controladores PID Microcontroladores Ensino - Meios auxiliares Drone aircraft PID controllers Microcontrollers Teaching - Aids and devices |
| Data do documento: | 12-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Toledo |
| Citação: | VENDRAMINI, Eduardo. Projeto e implementação de um sistema didático para o estudo da estabilidade de um drone com um grau de liberdade. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2025. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma bancada didática com foco no estudo da estabilidade de sistemas dinâmicos por meio de um protótipo de drone com um grau de liberdade. A estrutura física foi projetada em formato de cruz, com dois motores BLDC e hélices montados nas extremidades da barra concorrente, o que permite o controle do movimento de rotação (roll) da estrutura. A medição da inclinação angular foi inicialmente realizada com o sensor inercial MPU6050, mas, devido à presença significativa de ruído, optou-se pela utilização de um encoder incremental óptico de alta resolução, o qual demonstrou maior estabilidade e precisão. O controle do sistema foi implementado com um controlador PID, cuja sintonia dos parâmetros foi feita de forma experimental. A interface de controle remoto foi desenvolvida com um microcontrolador ESP32. Ela realiza a transmissão sem fio dos parâmetros do controlador e da referência angular, além de exibir as variáveis configuradas em um LCD. A comunicação entre o controle remoto e a estrutura foi realizada por meio do protocolo ESP-NOW. O sistema permite o ajuste remoto e em tempo real dos parâmetros Kp, Ki e Kd, e oferece dois modos de operação: controle automático com PID e controle manual dos motores. Os testes experimentais demonstraram a eficácia do sistema no rastreamento da referência, com melhor desempenho quando utilizado o encoder. O protótipo desenvolvido se mostra adequado para fins didáticos, com potencial de expansão modular e aplicação futura em disciplinas de controle e automação. |
| Abstract: | This work presents the development of a didactic test bench focused on studying the stability of dynamic systems through a one-degree-of-freedom drone prototype. The physical structure was designed in a cross format, with two BLDC motors and propellers mounted at the ends of the competing bar, which allows control of the structure’s rotational movement (roll). Angular inclination measurement was initially performed using the MPU6050 inertial sensor, but due to significant noise presence, an optical incremental encoder with high resolution was chosen, which demonstrated greater stability and precision. The system control was implemented with a PID controller, whose parameter tuning was performed experimentally. The remote control interface was developed using an ESP32 microcontroller. It performs wireless transmission of controller parameters and angular reference, in addition to displaying the configured variables on a LCD. Communication between the remote control and the structure was performed using the ESP-NOW protocol. The system allows remote and real-time adjustment of the Kp, Ki and Kd parameters, and offers two operating modes: automatic control with PID and manual motor control. Experimental tests demonstrated the system’s effectiveness in reference tracking, with better performance when using the encoder. The developed prototype proves suitable for didactic purposes, with potential for modular expansion and future application in control and automation disciplines. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40367 |
| Aparece nas coleções: | TD - Engenharia Eletrônica |
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