Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018.
Resumo Portugues
Nesta tese são propostos controladores para voo em formação de veículos aéreos não tripulados (VANTs)
de asa fixa. Primeiro, mostra-se que independente do sistema de referência adotado para modelar a formação,
controladores baseados na técnica de inversão não linear simplificam a dinâmica da formação para
de duplo integrador. Para o sistema de referência do líder, é proposto um controlador baseado em inversão
não linear para formações com formato variante no tempo e com líder manobrante, o que representa um
avanço em relação aos controladores baseados em inversão linear para voo em formação existentes na literatura.
Também é proposto um algoritmo de planejamento de trajetória e de prevenção de colisão baseado
no sistema de referência do líder. O desempenho de controladores baseados em inversão não linear depende
da precisão dos modelos utilizados para projeto. A técnica de controle por modos deslizantes pode conferir
robustez ao sistema de controle. No entanto, pode resultar leis de controle que chaveiam em excesso, o que
pode comprometer a durabilidade de atuadores. Nesta tese são então propostas duas arquiteturas de controle
de voo em formação baseadas na técnica de controle por modos deslizantes e com filtros passa baixa
para atenuar o efeitos indesejado do chaveamento. Nessas arquiteturas a ação de controle em cada VANT
utiliza seus próprios dados e dados de VANTs de sua vizinhança. A estabilidade das arquiteturas de controle
propostas é demonstrada utilizando-se funções de Lyapunov. A eficácia dos controladores propostos é
mostrada por meio de simulações.
Resumo Ingles
In this thesis fixed wing unmanned aerial vehicle (UAV) formation flight controllers are proposed. First,
it is shown that independently of the used coordinate frame to model the formation, nonlinear dynamic
inversion (NLDI) based controllers simplify the formation dynamics to a double integrator. To the leader’s
frame, a NLDI-based controller is proposed to time-varying formation shape and maneuvering leader, an
improvement to NLDI-based controllers from literature. A leader’s reference frame based path planner and
collision avoidance algorithm is also proposed. The performance of the NLDI-based relies in the precision
of the model used in the project. The sliding mode control (SMC) technique can provide robustness to the
control system. However, it can result in control laws with excessive chattering, which can compromise the
durability of actuators. In this thesis, two SMC-based formation flight control architectures with low pass
filters to attenuate the unwanted effect of the chattering are proposed. In these architectures, the control law
in each UAV uses its own data and data from UAVs from its neighborhood. The stability of the proposed
control architectures is proved by Lyapunov functions. The effectiveness of the proposed controllers is
shown via simulations.
Unidade academica
Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento
Departamento de Engenharia Elétrica (FT ENE)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Idioma
Português||Inglês
Tipo de documento
Tese
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
Termo de licenca
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Palavras-chave
Veículos aéreos não tripulados||Controladores para voo||Inversão não linear
