Projeto, simulação e controle de veículo aéreo não tripulado tail-sitter
AUTOR(ES)
Márcio Rodrigo Vieira de Araújo
DATA DE PUBLICAÇÃO
2007
RESUMO
Veículos aéreos não tripulados possuem um enorme potencial de utilização, em sua maioria ainda inexplorada. Estes podem ser desenvolvidos a partir de diferentes plataformas como helicópteros, dirigíveis, aviões e outras, possuindo cada uma diferentes características. Combinando-se benefícios de duas ou mais plataformas em um único veículo aumenta-se o leque de aplicações de robôs aéreo. Entre os veículos aéreos que combinam características de duas plataformas estão os aviões com tecnologia de pouso e decolagem vertical, que podem ser de diferentes conceitos: propulsão vetorizada, deflexão da corrente de ar, hélice inclinável, rotor inclinável, asa inclinável e tail-sitter. Por ter menor complexidade mecânica, o último conceito foi escolhido para ser aplicado e desenvolvido em um robô aéreo. O presente trabalho tem como foco principal o desenvolvimento de um sistema de controle capaz de manter e alterar a orientação de uma aeronave tail-sitter tanto para a realização de vôos horizontais (convencionais) como vôos verticais e transição entre vôos. Isto é desenvolvido seguindo a seguinte seqüência de etapas: modelagem matemática do veículo aéreo, projeto do veículo e construção de um protótipo, medição de parâmetros a partir do protótipo, desenvolvimento, testes e ajustes dos sistemas de controle. A modelagem é feita para situações de vôos horizontais com a adição de aspectos necessários para a realização de vôos verticais. Para o projeto são utilizados duas metodologias distintas de modo a tornar mais claro todas as suas etapas. Além disso são utilizados também algumas equações do modelo matemático para auxiliar no dimensionamento da aeronave. Com a construção do protótipo são medidos os parâmetros aerodinâmicos da aeronave e posteriormente aplicados ao modelo matemático para simulação computacional. A parir deste os sistemas de controle são projetados, fazendo-se primeiramente simplificações e linearizações, seguido de testes e ajustes necessários para atendes aos requisitos estabelecidos. Dentre os sistemas de controle desenvolvidos estão o controle de atitude para vôo horizontal, controle de atitude para vôo vertical, e controle de manobras para transição entre vôos. Os resultado obtidos através de simulação em ambiente computacional mostram que o controle do robô aéreo tail-sitter é viável, sendo necessário para sua aplicação em situação real a instrumentação da aeronave e possíveis ajustes no sistema de controle. O objetivo do trabalho é atingido com o desenvolvimento do sistema de controle, sendo todas as etapas anteriores importantes para a realização desta.
ASSUNTO(S)
engenharia mecanica aeronáutica sistemas mecatrônicos aeronaves
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