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Título: Controle de veículos aéreos não tripulados transportando cargas suspensas
Autor(es): Pizetta, Igor Henrique Beloti
Orientador: Sarcinelli Filho, Mário
Coorientador: Brandão, Alexandre Santo
Data do documento: 8-Mar-2019
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A utilização de veículos aéreos não tripulados (VANTs) para realização de tarefas já é uma realidade. Estes veículos possuem grande versatilidade, podendo ser utilizados nas mais diversas aplicações, como é o exemplo do carregamento de cargas. Nesta Tese de Doutorado são propostos dois sistemas de transporte de carga, com a utilização de um ou dois veículos para o carregamento de uma carga suspensa por cabos. A carga está livre no espaço, limitada pela conexão com os VANTs, ocorrendo oscilações por conta de sua inércia, as quais afetam o voo dos veículos conectados a ela, devido à transmissão das forças aos veículos conectados pelos cabos. Modelos matemáticos são desenvolvidos a partir das equações de Euler-Lagrange, e um controlador não linear é proposto para guiar os sistemas no desempenho de tarefas de voo, rejeitando o distúrbio gerado pela carga. Ademais, os sistemas desenvolvidos possuem a capacidade de evitar obstáculos que se encontrem em seu caminho. Como características extras do sistema cooperativo, é proposto um campo potencial para evitar que os veículos se aproximem durante tarefas de posicionamento, preservando a segurança em voo. Primeiramente, os modelos e controlador apresentados tratam de navegação num plano (PVTOL, do inglês Planar Vertical Takeoff and Landing). Em seguida, são apresentados os modelos e controlador para os sistemas no espaço tridimensional, com tarefas de voo dos tipos posicionamento e seguimento de trajetória, além da combinação com desvio de obstáculos.
The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) to perform tasks is already a reality. These vehicles have great versatility, so that they can be used in several applications, such as in load transportation. In this Doctoral Thesis two load-carrying systems are proposed, with the use of one or two vehicles for transporting a load suspended by cables. As the load is free in the space, limited by the connection with the UAVs, oscillations occur due to its inertia, which affect the flight of the vehicles due to the transmission of forces to the vehicles connected by the cables. Mathematical models are developed starting from the Euler-Lagrange equations, and a nonlinear controller is proposed to guide the systems in the accomplishment of flight tasks, rejecting the disturbance generated by the load. In addition, the developed systems have the ability to avoid obstacles in their path. As an extra feature of the cooperative system, a potential field is proposed to prevent the vehicles of approaching during positioning tasks, thus preserving flight safety. First, the models and controller presented deal with navigation in a plane (PVTOL - Planar Vertical Takeoff and Landing). Next, we present the models and controller for the systems when navigating in three-dimensional space, with flight tasks corresponding to positioning and trajectory tracking, in addition to the combination with obstacle avoidance.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/11225
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