Controle de veículos aéreos não tripulados transportando cargas suspensas
| Ano de defesa: | 2019 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Espírito Santo
BR Doutorado em Engenharia Elétrica Centro Tecnológico UFES Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufes.br/handle/10/11225 |
Resumo: | The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) to perform tasks is already a reality. These vehicles have great versatility, so that they can be used in several applications, such as in load transportation. In this Doctoral Thesis two load-carrying systems are proposed, with the use of one or two vehicles for transporting a load suspended by cables. As the load is free in the space, limited by the connection with the UAVs, oscillations occur due to its inertia, which affect the flight of the vehicles due to the transmission of forces to the vehicles connected by the cables. Mathematical models are developed starting from the Euler-Lagrange equations, and a nonlinear controller is proposed to guide the systems in the accomplishment of flight tasks, rejecting the disturbance generated by the load. In addition, the developed systems have the ability to avoid obstacles in their path. As an extra feature of the cooperative system, a potential field is proposed to prevent the vehicles of approaching during positioning tasks, thus preserving flight safety. First, the models and controller presented deal with navigation in a plane (PVTOL - Planar Vertical Takeoff and Landing). Next, we present the models and controller for the systems when navigating in three-dimensional space, with flight tasks corresponding to positioning and trajectory tracking, in addition to the combination with obstacle avoidance. |
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Controle de veículos aéreos não tripulados transportando cargas suspensasVeículos aéreos não tripulados (VANTs)Transporte de cargaCarga suspensaVoo cooperativoRobóticaRobôs - Sistemas de controleControle automáticoSistemas não-linearesDinâmica dos corpos rígidosEngenharia Elétrica621.3The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) to perform tasks is already a reality. These vehicles have great versatility, so that they can be used in several applications, such as in load transportation. In this Doctoral Thesis two load-carrying systems are proposed, with the use of one or two vehicles for transporting a load suspended by cables. As the load is free in the space, limited by the connection with the UAVs, oscillations occur due to its inertia, which affect the flight of the vehicles due to the transmission of forces to the vehicles connected by the cables. Mathematical models are developed starting from the Euler-Lagrange equations, and a nonlinear controller is proposed to guide the systems in the accomplishment of flight tasks, rejecting the disturbance generated by the load. In addition, the developed systems have the ability to avoid obstacles in their path. As an extra feature of the cooperative system, a potential field is proposed to prevent the vehicles of approaching during positioning tasks, thus preserving flight safety. First, the models and controller presented deal with navigation in a plane (PVTOL - Planar Vertical Takeoff and Landing). Next, we present the models and controller for the systems when navigating in three-dimensional space, with flight tasks corresponding to positioning and trajectory tracking, in addition to the combination with obstacle avoidance.A utilização de veículos aéreos não tripulados (VANTs) para realização de tarefas já é uma realidade. Estes veículos possuem grande versatilidade, podendo ser utilizados nas mais diversas aplicações, como é o exemplo do carregamento de cargas. Nesta Tese de Doutorado são propostos dois sistemas de transporte de carga, com a utilização de um ou dois veículos para o carregamento de uma carga suspensa por cabos. A carga está livre no espaço, limitada pela conexão com os VANTs, ocorrendo oscilações por conta de sua inércia, as quais afetam o voo dos veículos conectados a ela, devido à transmissão das forças aos veículos conectados pelos cabos. Modelos matemáticos são desenvolvidos a partir das equações de Euler-Lagrange, e um controlador não linear é proposto para guiar os sistemas no desempenho de tarefas de voo, rejeitando o distúrbio gerado pela carga. Ademais, os sistemas desenvolvidos possuem a capacidade de evitar obstáculos que se encontrem em seu caminho. Como características extras do sistema cooperativo, é proposto um campo potencial para evitar que os veículos se aproximem durante tarefas de posicionamento, preservando a segurança em voo. Primeiramente, os modelos e controlador apresentados tratam de navegação num plano (PVTOL, do inglês Planar Vertical Takeoff and Landing). Em seguida, são apresentados os modelos e controlador para os sistemas no espaço tridimensional, com tarefas de voo dos tipos posicionamento e seguimento de trajetória, além da combinação com desvio de obstáculos.Universidade Federal do Espírito SantoBRDoutorado em Engenharia ElétricaCentro TecnológicoUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaBrandão, Alexandre SantoSarcinelli Filho, MárioRaffo, Guilherme ViannaBastos Filho, Teodiano FreireCeleste, Wanderley CardosoSantana, Lucas VagoPizetta, Igor Henrique Beloti2019-06-06T02:14:22Z2019-06-052019-06-06T02:14:22Z2019-03-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/11225porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-07-17T16:57:51Zoai:repositorio.ufes.br:10/11225Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-07-17T16:57:51Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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