Projeto, simulação e controle de veículo aéreo não tripulado tail-sitter

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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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