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Título: Modelagem, controle otimizado por algoritmo genético e aplicação de cell-mapping em um quadricóptero
Título(s) alternativo(s): Modeling, optimized control by genetic algorithm and application of cell-mapping in a quadricopter
Autor(es): Ferreira, Felipe Rodrigues de Vargas
Orientador(es): Kaster, Maurício dos Santos
Palavras-chave: Sistemas lineares de controle
Algorítmos genéticos
Drone
Linear control systems
Genetic algorithms
Drone aircraft
Data do documento: 6-Dez-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: FERREIRA, Felipe Rodrigues de Vargas. Modelagem, controle otimizado por algoritmo genético e aplicação de cell-mapping em um quadricóptero. 2017. 62 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2017.
Resumo: Veículos como os quadricópteros se tornam cada vez mais estudados e aplicados em diversas áreas, além das aplicações militares, os drones são utilizados para outras finalidades como topografia, fotografia, cinematografia e segurança. Esse trabalho propõe-se a realizar uma modelagem matemática de um quadricóptero, aplicando a técnica de controle PID (proporcional-integrativo-derivativo) para a estabilização dos ângulos e da posição vertical, controladores esses que foram otimizados com o uso de algoritmos genéticos, e, finalmente, a obtenção de um cell-mapping (CM) para a malha da altura já controlada. A modelagem matemática foi realizada utilizando o método de Newton Euler, separando a planta em dois sub-sistemas interligados onde cada um é responsável por descrever os comportamentos angulares (sistema rotacional) e lineares (sistema translacional) do modelo. Foram propostas duas funções custo no desenvolvimento do AG para que elas pudessem ser comparadas em relação aos ganhos obtidos ao final da simulação. Por fim, é feita a aplicação de um CM para a análise da resposta do sistema controlado em um mapa de estados finitos, ainda é proposta uma aplicação preliminar de controle feita com base na resposta obtida pelo mapeamento.
Abstract: Vehicles like the quadricopter become increasingly studied and applied in several areas, besides military applications, the drones are used for other purposes like topography, photography, cinematography and security. This end-of-course monography proposes to perform a mathematical modeling of a quadricopter, applying PID (proportional–integral–derivative) control technique to stabilize the angles and the vertical position, which were optimized by using genetic algorithms, and, finally, obtained a cell-mapping (CM) for the already controlled height loop. The mathematical modeling was performed using the Newton-Euler method, separating the plant into two interconnected subsystems where each one is responsible for describing the angular (rotational system) and linear (translational system) behaviors of the model. Two cost functions were proposed in the development of the GA so that they could be compared in relation to the gains obtained at the end of the simulation. Finally, a CM is applied to the analysis of the response of the controlled system in a map of finite states, an preliminary application of control based on the response obtained by the mapping is proposed too.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8444
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