DSpace/Manakin Repository

Controle de drones multirrotores por meio de técnicas de controle tolerante a falhas

Mostrar registro simples

dc.creator ROCHA, Leonardo Lara da
dc.date.issued 2025-08-13
dc.identifier.citation ROCHA, Leonardo Lara da. Controle de drones multirrotores por meio de técnicas de controle tolerante a falhas. 2025. 94 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4304
dc.description.abstract The use of PID controllers in quadrotors has gained popularity and are the preferred choice for regulating and stabilizing these inherently unstable systems thanks to its simplicity and effectiveness. On the other hand, nonlinear controllers still represent a challenge for practical implementation, mainly due to their complexity of programming, reliability and certification. This paper presents a robust nonlinear controller for quadrotor control, based on Sliding Mode Control and with a simple structure and easy to implement in order to encourage its future use in commercial controller boards. The proposed controller, called Universal Integral Regulator, also has properties that make it an excellent choice in passive fault-tolerant control schemes such as: (i) disturbance and model uncertainties rejection capabilities, (ii) guaranteed steady state zero tracking error added with an anti wind-up capability, (iii) reduced chattering and especially, (iv) it does not require previous and detailed knowledge of the plant model which facilitates its experimental implementation. The proposed controller’s performance is examined and compared to classical PID through numerical simulations and real world experiments on a 3 Degrees of Freedom quadrotor platform in the presence of several actuator faults (Locked-in-Place and Loss of Effectiveness). The results demonstrated the enhanced tracking performance and overall superiority of the proposed Universal Integrative Regulator control law compared to the conventional PID controller. This was evidenced through both qualitative and quantitative comparisons of performance indices. Specifically, the Universal Integrative Regulator achieved at least a 50% reduction in tracking error relative to the PID controller, highlighting its effectiveness in improving control accuracy. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Falha de atuador pt_BR
dc.subject Controle tolerante a falhas pt_BR
dc.subject Regulador integrativo universal pt_BR
dc.subject Quadricóptero pt_BR
dc.title Controle de drones multirrotores por meio de técnicas de controle tolerante a falhas pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2025-11-04
dc.date.available 2025-11-04T16:29:00Z
dc.date.accessioned 2025-11-04T16:29:00Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/5348737191631332 pt_BR
dc.contributor.advisor1 GOMES, Guilherme Ferreira
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/4963257858781799 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 MENDÉZ, Yohan Alí Diáz
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/2168595385359241 pt_BR
dc.description.resumo O uso de controladores PID em quadricópteros tem ganhado popularidade e é a escolha preferida para regular e estabilizar esses sistemas inerentemente instáveis, graças à sua simplicidade e eficácia. Por outro lado, controladores não lineares ainda representam um desafio para a implementação prática, principalmente devido à complexidade de programação, confiabilidade e certificação. Este trabalho apresenta um controlador não linear robusto para o controle de quadricópteros, baseado no Controle por Modos Deslizantes, com uma estrutura simples e de fácil implementação, a fim de incentivar seu uso futuro em placas controladoras comerciais. O controlador proposto, chamado de Regulador Integrativo Universal, também possui propriedades que o tornam uma excelente escolha em esquemas de controle tolerante a falhas passivas, tais como: (i) capacidade de rejeição de distúrbios e incertezas no modelo, (ii) erro de rastreamento nulo garantido em regime permanente com capacidade anti-windup, (iii) redução de chattering e, especialmente, (iv) não requer conhecimento prévio e detalhado do modelo da planta, o que facilita sua implementação experimental. O desempenho do controlador proposto é analisado e comparado ao PID clássico por meio de simulações numéricas e experimentos reais em uma plataforma de quadricóptero com 3 graus de liberdade, na presença de várias falhas de atuadores (travamento em posição e perda de efetividade). Os resultados demonstraram o desempenho superior de rastreamento e a superioridade geral do regulador integrativo universal em comparação com o controlador PID convencional. Isso foi evidenciado por meio de comparações qualitativas e quantitativas de índices de desempenho. Especificamente, o Regulador Integrativo Universal obteve uma redução de pelo menos 50% no erro de rastreamento em relação ao controlador PID, destacando sua eficácia na melhoria da precisão do controle. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IEM - Instituto de Engenharia Mecânica pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA pt_BR


Arquivos deste item

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples