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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Flight control for target tracking with multiple coordinated airships = Controle de voo coordenado para rastreamento de alvo com múltiplos dirigíveis
Title Alternative: Controle de voo coordenado para rastreamento de alvo com múltiplos dirigíveis
Author: Artaxo Netto, Pedro Gatti, 1991-
Advisor: Paiva, Ely Carneiro de, 1965-
Abstract: Resumo: Este trabalho propõe e executa o desenvolvimento, em simulação, de um sistema de controle de voo em formação de três dirigíveis para o rastreamento de alvos móveis em solo. A primeira etapa do trabalho envolve a adaptação do simulador dinâmico do dirigível pré-existente em software Simulink/Matlab para um cinemático, além da implementação de sistemas de controle de voo cooperativo do tipo líder-seguidor para percorrer um dado trajeto. Na sequência, foram projetados e implementados algoritmos de controle de voo em formação para os três dirigíveis perseguindo um alvo em solo, com formação em diagonal (''V''), ou alinhados lateral, ou longitudinalmente. Finalmente, as técnicas desenvolvidas foram aplicadas no simulador dinâmico do dirigível, onde se continuou o desenvolvimento do trabalho para uma implementação satisfatória. A abordagem utilizada envolve dois laços de controle, onde o externo faz controle de posição e o interno faz o controle dinâmico. O laço externo é constituído de um controlador linear cinemático e algoritmos para planejamento de trajetória e coordenação entre os dirigíveis. O laço interno é um controlador por modos deslizantes com um escalonador de ganhos acoplado, melhorando a aplicação já existente desse controlador. Várias abordagens de rastreamento desse tipo já foram propostas e testadas para aeronaves convencionais, mas o autor desconhece uma aplicação assim para o voo coordenado de dirigíveis. O trabalho se insere no contexto de três projetos de pesquisa em andamento, sendo um deles o Projeto Temático ''INCT em Sistemas Autônomos Cooperativos'' (FAPESP: 2014/50851-0 e CNPq: 465755/2014-3). As plataformas robóticas alvo deste trabalho são os dirigíveis do Projeto DRONI ¿ CNPq e do Projeto Temático INCT, uma aeronave instrumentada de 10 m de comprimento com quatro propulsores elétricos. As aplicações principais desse trabalho estão voltadas para o monitoramento e vigilância na região amazônica, através de uma parceria existente com a UFAM e com o Instituto Mamirauá (IDSM), onde se pretende utilizar, futuramente, o voo cooperativo para vigilância e rastreamento de alvos móveis

Abstract: The following work proposes and executes the development, in a simulated environment, of a coordinated flight control system of three airships, focusing on environmental monitoring and surveillance. The first part of this work involved the adaptation of the preexisting dynamical airship simulator, in Simulink/Matlab, to a kinematic, besides the implementation of control systems for cooperative flight, of the leader-follower kind, to follow a given trajectory. Furthermore, algorithms for the cooperative flight control for tracking a ground target were designed and implemented, in ''V'' formation or aligned. Finally, the developed techniques were applied in the dynamic simulator, where the development continued to achieve a satisfactory performance. The approach utilized involves two control loops, where the external controls the position and the internal controls the airship dynamics. The external loop consists of a state-feedback kinematic controller and algorithms for trajectory planning and coordination between the airships. The internal loop is a sliding mode controller with a coupled Gain Scheduler, enhancing the existing application of that controller. Several approaches for this kind of tracking were proposed and tested for conventional aircraft so far, but none for coordinated airships, as far as the author knows. The work is a part of three ongoing research projects, one being the Thematic Project ''INCT em Sistemas Autônomos Cooperativos'' (FAPESP: 2014/50851-0 e CNPq: 465755/2014-3). The targeted robotic platforms are the airships from the DRONI project - CNPq and Thematic Project INCT, a 10 m long instrumented aircraft, with four electric propulsors. As said, the main applications for this work revolve around monitoring and surveillance in the Amazon region, through an existing partnership with UFAM and Mamirauá Institute (IDSM), where it is intended to use the cooperative flight for monitoring and mobile-target tracking
Subject: Robótica
Robos - Sistemas de controle
Voo - Controle
Sistemas de veículos auto-guiados
Monitoramento ambiental
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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