Modelamento e controle de VANTs multirotores em formação
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Data
2023-02-23
Autores
Silva, Renan Cavenaghi
Título da Revista
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
The Unmanned Aerial Vehicles (UAV) have been extensively researched due to their under- lying characteristics that suit them for different applications such as border surveillance, object recognition, crop spraying and aerial transportation. Despite the enthusiasm from the general community, practical tasks are restricted since the specialized equipment that the UAV have to transport in a mission have limited weight. In this sense, a possible alternative consists of using multiple UAVs in a formation flight to collaboratively transport a heavy-payload. Then, in this dissertation, the dynamic model from an UAV formation is obtained using an approach to parameterize the equation of motion in terms of the number of vehicles, such that different formation configurations can be considered. Moreover, the presented controller involves a leader-follower strategy with virtual-constraints for the vehicles to keep each particular formation. The results show that the employed control strategy is feasible for transporting a heavy-payload despite showing a persistent error due to the unmodeled dynamic from the suspended payload in the formation controller.
Os Veı́culos Aéreos não Tripulados (VANT) têm sido amplamente pesquisados devido às suas caracterı́sticas que permitem seu uso em aplicações como monitoramento de fronteiras, reconhecimento de objetos, pulverização de defensivos agrı́colas e transporte aéreo de cargas. Apesar do entusiasmo da comunidade, as aplicações são restritas no sentido de que o equipamento especializado para cada missão que o VANT deve transportar tem peso limitado. Nesse sentido, uma possı́vel alternativa consiste em utilizar múltiplos veı́culos em um voo em formação para colaborativamente transportar uma carga pesada. Assim, neste trabalho apresenta-se o modelo dinâmico de uma formação de VANTs usando uma abordagem que permite parameterizar as equações do movimento no número de veı́culos, de modo que diferentes configurações de formações podem ser consideradas. Ainda, apresenta- se um controlador implementando a estratégia lı́der-seguidor com vı́nculos virtuais para definir e manter os seguidores em suas respectivas posições na formação. Os resultados mostram que a estratégia empregada é viável para o transporte de cargas pesadas, apesar de apresentar um erro persistente decorrente da dinâmica da carga desconsiderada no controlador da formação.
Os Veı́culos Aéreos não Tripulados (VANT) têm sido amplamente pesquisados devido às suas caracterı́sticas que permitem seu uso em aplicações como monitoramento de fronteiras, reconhecimento de objetos, pulverização de defensivos agrı́colas e transporte aéreo de cargas. Apesar do entusiasmo da comunidade, as aplicações são restritas no sentido de que o equipamento especializado para cada missão que o VANT deve transportar tem peso limitado. Nesse sentido, uma possı́vel alternativa consiste em utilizar múltiplos veı́culos em um voo em formação para colaborativamente transportar uma carga pesada. Assim, neste trabalho apresenta-se o modelo dinâmico de uma formação de VANTs usando uma abordagem que permite parameterizar as equações do movimento no número de veı́culos, de modo que diferentes configurações de formações podem ser consideradas. Ainda, apresenta- se um controlador implementando a estratégia lı́der-seguidor com vı́nculos virtuais para definir e manter os seguidores em suas respectivas posições na formação. Os resultados mostram que a estratégia empregada é viável para o transporte de cargas pesadas, apesar de apresentar um erro persistente decorrente da dinâmica da carga desconsiderada no controlador da formação.
Descrição
Palavras-chave
UAV, Dynamics, Control, Formation flight, VANT, Dinâmica, Controle, Voo em formação