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e-mail: enerdb@gmail.com
Defesa de trabalho de mestrado entitulado Arquiteturas de instrumentação e controle para um protótipo de robô aéreo baseado em um helimodelo Ener Diniz Beckmann, Laboratório de Robótica e automação (LARA) Departamento de Engenharia Elétrica (UnB) Faculdade de Tecnologia UnB 1 1
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Contextualização Aplicações de UAV’s Sensoreamento remoto Transporte
Operações militares de alto risco Busca e resgate
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O Helicóptero Vantages Desvantagens Pouca autonomia Pequena carga útil
Dinâmica instável e acoplamento entre os modos Vantages Vôo pairado Agilidade e manobrabilidade VTOL
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O Helicóptero Atuadores Forças Acelerador Coletivo principal
Cíclico lateral Cíclico longitudinal Coletivo de cauda. Forças Empuxo Gravidade Perturbações aerodinâmicas
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Avanços anteriores
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Objetivos Adaptar o sistema mecânico e de acionamento;
Instrumentar o protótipo; Desenvolver o software de controle prevendo operação em tempo real; Propor uma arquitetura de controle para os primeiros testes de vôo;
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Instrumentação Raptor 90 SE Dimensões: 1410 x 190 x 476mm
Diâmetro do rotor: 1605mm Massa sem instrumentação: 4,9kg Capacidade total estimada: 14kg
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Instrumentação
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Sensores IMU - IMU300CC crossbow Receptor GPS SuperstarII - novatel
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Sensores Altímetro barométrico HPA200 - Honeywell
LV-MaxSonar - Maxbotix
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Magnetômetro de três eixos
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Sensor de velocidade do rotor
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Placa controlador norte
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Placa controlador sul
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Placa de medição de nível de bateria
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Placa PC104 Processador AMD Geode 500MHz 256Mb RAM 4 portas seriais
Alimentação 5V Distribuição Linux LiRE (20MB + RTAI)
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Alimentação Bateria LiPo – 4 células Tensão nominal: 14,8V
Capacidade: 6000mAh Conversores DC-DC
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Construção do modelo Equações de corpo rígido 18
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Equações simplificadas de batimento
Rotor principal Barra estabilizadora 19
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Momentos Batimento Momento torsor
Assumindo T ~ mg (vôos não agressivos) 20
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Dinâmica de guinada e altitude
Guinada (primeira ordem + gyro): Altitude (equações de corpo rígido + aerodinâmica): Translação lateral e longitudinal (equações de corpo rígido + aerodinâmica): 21
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Modelo completo 13 estados 32 parâmetros Apenas equações diferenciais
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Simulador (Helisim 2.0) 23
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Estimação de parâmetros
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Controle PID desacoplado
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Alterações na lei de controle
Do modelo “Trimming” do controle de velocidade de subida Ganho direto da perturbação para controle de guinada 26
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Controlador de estabilização
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Resultados – Estabilização
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Resultados – Estabilização
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Resultados – altitude 30
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Resultados – atitude 31
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Resultados – translação
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