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Type: TCC
Title: Modelagem e controle de um quadricóptero parrot rolling spider
Authors: Baltazar, Pedro César Rodrigues
Advisor: Viana, Ícaro Bezerra
Keywords in Brazilian Portuguese : Quadricóptero;Veículos Aéreos Não-Tripulados;;Parrot Rolling Spider;PID;LQR;Matlab/Simulink
Keywords in English : Quadcopter;Unmanned Aerial Vehicles
Issue Date: 2023
Citation: BALTAZAR, Pedro César Rodrigues. Modelagem e controle de um quadricóptero parrot rolling spider. 2023. TCC (Curso de graduação em Engenharia Elétrica) - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANTs) autônomos tem amplas aplicações, no campo civil ou militar, o que contribui para redução de custos e riscos. Este trabalho apresenta a aplicação de técnicas de modelagem e controle de um quadricóptero modelo Rolling Spider, fabricado pela empresa francesa Parrot. Foram utilizadas duas abordagens de controle – o Controlador Regulador Linear Quadrático (LQR) e o Controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID)- para estabilização e rastreio do veículo. A modelagem matemática da cinemática e da dinâmica, para os movimentos de rotação e translação, do quadricóptero foi realizada usando o formalismo Newton-Euler. O modelo não-linear foi obtido após se definir os estados relevantes para uma fiel simulação da dinâmica do veículo. Em seguida, realizou-se uma linearização numérica da planta, em relação a um ponto de equilíbrio para voo pairado. Para as simulações dos modelos usados, foi implementado um simulador usando o software Matlab/Simulink, e foram analisadas as respostas em relação aos comandos de atitude, que se referem aos ângulos de Euler utilizados para controlar a inclinação, rotação e orientação, além do comando de altitude do veículo. Uma análise comparativa de controle de altitude é feita, usando os controladores PID e LQR. Para uma dada trajetória de referência, o controlador LQR apresentou um tempo de estabilização de 2 s, e erro em regime de 0,005 ao passo que o controlador PID apresentou, respectivamente, 5 s de tempo para estabilização e erro de regime de 0,63. Os resultados validam que o controlador LQR é mais eficiente para controle de altitude em quadricópteros Parrot Rolling Spider.
Abstract: Autonomous Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have wide applications, in the civil or military field, which contributes to reducing costs and risks. This work presents the application of modeling and control techniques of a Rolling Spider model quadcopter, manufactured by the French company Parrot. Two control approaches were used - the Linear Quadratic Regulatory Controller (LQR) and the Proportional-Integral-Derivative (PID) Controller - for stabilization and tracking of the vehicle. The mathematical modeling of the kinematics and dynamics, for the rotation and translation movements, of the quadcopter was carried out using the Newton-Euler formalism. The non-linear model was obtained after defining the relevant states for a faithful simulation of the vehicle dynamics. Next, a numerical linearization of the plant was carried out, in relation to an equilibrium point for hovering flight. For the simulations of the models used, a simulator was implemented using the Matlab/Simulink software, and the responses were analyzed in relation to the attitude commands, which refer to the Euler angles used to control the inclination, rotation, and orientation, in addition to the command vehicle altitude. A comparative analysis of altitude control is made using PID and LQR controllers. For a given reference trajectory, the LQR controller presented a stabilization time of 2 s, and a steady state error of 0.005, while the PID controller presented, respectively, 5 s stabilization time and a steady state error of 0.63. The results validate that the LQR controller is more efficient for altitude control in Parrot Rolling Spider quadcopters.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77618
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:ENGENHARIA ELÉTRICA - SOBRAL - Monografias

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