Controle em Ambientes Interiores de Veículos Aéreos Não Tripulados

Nome: Milton César Paes Santos
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 20/10/2017
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Alexandre Santos Brandão Co-orientador
Mario Sarcinelli Filho Orientador
Ricardo Carelli Co-orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Alexandre Santos Brandão Coorientador
Daniel Ceferino Gandolfo Examinador Externo
Lucas Vago Santana Examinador Externo
Mario Sarcinelli Filho Orientador
Ricardo Carelli Coorientador
Vicente Antonio Mut Examinador Externo
Wanderley Cardoso Celeste Examinador Externo

Resumo: Esta Tese de Doutorado propõe controladores não lineares para serem aplicados a veículos aéreos não tripulados (VANTs) em missões de posicionamento, rastreamento de caminhos e seguimento de trajetória no espaço aéreo 3D. Adicionalmente, mostra-se um protótipo de uma plataforma para utilização dos VANTs em ambientes interiores, com diversas ferramentas computacionais que possibilitam utilizar robôs aéreos nessas missões clássicas
de navegação. Para contextualizar as ferramentas desenvolvidas, destacam-se o desenvolvimento de algoritmos de detecção e localização de objetos no ambiente e um modelo de fusão sensorial descentralizado que é utilizado para melhorar os dados de postura (posição e orientação) do VANT medidos, além de detectar obstáculos. Posteriormente, o mesmo filtro de fusão é utilizado para combinar sinais de controle PVTOL (do inglês Planar Vertical Takeoff and Landing), relaxando as restrições de movimento da aeronave, antes limitadas ao deslocamento no eixo Z e nos planos verticais XZ e YZ. De forma complementar, a implementação de sistemas de navegação e controle é baseada em dois modelos dinâmicos diferentes, um deles simples e o outro detalhado. Os sistemas de controle são projetados utilizando-se técnicas clássicas de inversão de modelo, que se demonstra uma metodologia eficiente para o projeto de controladores para as aplicações desenvolvidas, a saber posicionamento, seguimento de trajetória e seguimento de caminhos. Adicionalmente, são projetados um controlador de desvio de obstáculo, para evitar colisão, um controlador adaptativo e um controlador com saturação das velocidades máximas. A estabilidade dos controladores é comprovada pela convergência assintótica das variáveis de controle e pelo cumprimento do objetivo de controle durante as simulações e experimentos realizados, em conformidade com a análise teórica.
Palavras-chave: Veículos aéreos não tripulados (VANTs), controle não linear, fusão sensorial, navegação autônoma, robótica aérea.

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