Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE DEFESA (31007015011P8)
Modelagem, controle e desenvolvimento do protótipo de um dirigível com aplicação em detecção de minas terrestres
RICARDO COUTINHO DO VALLE
TESE
03/02/2014

As atuais demandas internacionais na área da desminagem exigem sistemas que possibilitem mais segurança de pessoal, precisão e produtividade. Entre as possíveis plataformas para embarcar sistemas dedicados à detecção de minas, destacam-se os dirigíveis autônomos. Para utilizar uma aeronave remotamente pilotada, em missões específicas no modo autônomo, são necessárias leis de guiamento e controle para governar a sua dinâmica, bem como uma solução de navegação e o conjunto de aviônicos necessários. Este trabalho apresenta um Sistema de Guiamento, Navegação e Controle para um dirigível com três propulsores fixos, bem como a construção de um protótipo de um Dirigível Autônomo de Varredura para Desminagem (DAVD). Primeiramente, um modelo dinâmico com seis graus de liberdade é introduzido, sendo parametrizado de acordo com as dimensões físicas da aeronave. Como possíveis perturbações atmosféricas, são também incluídos ventos constantes e rajadas ao modelo de simulação. Para o modelo linearizado do sistema, considerado invariante no tempo, é definida uma lei de controle e propostas duas opções a serem aplicadas na síntese dos controladores: LQR e síntese multiobjetivo. As leis de guiamento longitudinal e lateral são estabelecidas, conduzindo a aeronave a pontos de passagem, seguindo referências de velocidades no plano longitudinal e ângulo de rumo no lateral. As trajetórias a serem acompanhadas pelo sistema, no modo autônomo, são estabelecidas por sequencias de pontos de passagem no espaço aéreo. O sistema de navegação é definido, sendo apresentada a metodologia para determinação dos estados de interesse. São descritos os sistemas aviônicos dedicados à navegação e os principais elementos que foram necessários para a construção do DAVD. Foram realizadas simulações com o sistema, utilizando diferentes cenários de ventos e turbulências atmosféricas. Tais perturbações são coerentes com as possibilidades que, em condições normais, podem ser encontradas no ambiente operacional. Por fim, alguns tipos principais de trajetórias comuns à cobertura de áreas são testados. Sua análise permite observar as potencialidades do sistema e indicar trabalhos futuros.

1. Engenharia de defesa - teses, dissertações. 2. Dirigível autônomo de varredura para desminagem (DAVD). 3. Veículo aéreo não tripulado (VANT)
Current international demands in the area of mine clearance require systems that hold more personnel security, accuracy and productivity. Among possible platforms to embed dedicated systems to mine detection, there are autonomous airships, which require reliable designs of guidance, navigation, control and embedded systems. To use a remotely piloted aircraft on specic missions in autonomous mode, guidance and control laws are necessary to govern the dynamics, as well as the required navigation solution and its associated avionics. This work presents a Guidance, Navigation and Control Systems for an airship with three xed thrusters, as well a prototype construction of an Autonomous Sweeping Airship for Demining (DAVD). First, a six degree of freedom dynamic model is derived, which is parameterized according to the physical dimensions of the aircraft. Winds and turbulence gusts are also included in the system as possible atmospheric disturbances. For the linear model of the system, considered time-invariant, a control law is dened and two options to be applied in the control synthesis are proposed: LQR and multiobjective. The longitudinal and lateral guidance laws are established, to guide the aircraft by velocity references in the longitudinal plane, as well as heading angle references in the lateral plane, and passing through waypoints. The paths to be followed by the system in autonomous mode are established by sequences of waypoints in the airspace. The navigation system is set and the methodology for determining the states of interest are presented, as well as the avionics dedicated to navigation. The main elements that were necessary during the construction of ASAD are also addressed. In dierent scenarios of winds and atmospheric turbulence, simulations were performed for testing the guidance and control systems. Such disturbances applied are consistent with the operating environment. Finally, some of the major common path types used in area coverage are tested. Their analysis allows assessing the system performance and points towards possible future works. 20
1. Defense Engineering Course (Thesis and dissertations). 2. Demining autonomous blimp 3. Unmanned aereal vehicle (UAV)
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PORTUGUES
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

ENGENHARIA DE DEFESA
MECATRÔNICA E SISTEMAS DE ARMAS
DESENVOLVIMENTO DE UM DIRIGÍVEL ROBÓTICO

Banca Examinadora

LUCIANO LUPORINI MENEGALDO
DOCENTE - COLABORADOR
Sim
Nome Categoria
FERNANDO CESAR LIZARRALDE Participante Externo
MARCO ANTONIO MEGGIOLARO Participante Externo
ALBERTO MOTA SIMOES Docente - COLABORADOR
PAULO FERNANDO FERREIRA ROSA Docente - PERMANENTE

Vínculo

Servidor Público
Instituição de Ensino e Pesquisa
Pesquisa
Sim