A tilt-wing VTOL UAV configuration study: flight dynamics modeling, simulation, states estimation, control, systems integration and flight testing (2023)
- Authors:
- Autor USP: DAUD FILHO, ANTONIO CARLOS - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-27032023-153150
- Subjects: AERONAVES NÃO TRIPULADAS; SIMULAÇÃO (APRENDIZAGEM); VOO (ENGENHARIA AERONÁUTICA); FILTROS DE KALMAN
- Keywords: Equações de movimento multi-corpos; Voo de transição
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Esta tese apresenta a configuração de um veículo aéreo não tripulado (VTOL UAV) com decolagem e pouso vertical. Ele tem a capacidade de girar o canard e a asa junto com duas hélices acopladas. Além disso, há duas hélices dianteiras fixas apontando para cima. Um modelo de equações de movimento multi-corpos é derivado para este conceito de aeronave, o que é usado para calcular a trajetória de transição de voo da configuração de voo pairado para cruzeiro. Além disso, é descrito um algoritmo de controle de transição baseado em escalonamento de ganho, que estabiliza a aeronave enquanto ela acelera de voo pairado para cruzeiro, inclinando gradualmente a asa junto com as hélices, alternando sequencialmente entre os estados de equilíbrio. O algoritmo de controle de transição é simulado numericamente para o modelo conceitual da aeronave. Um protótipo de aeronave é projetado e construído. Algoritmos de estimadores de estados baseados no filtro de Kalman discreto são derivados para calcular os estados de voo da aeronave a partir das medições dos sensores embarcados. Algoritmos de controle são descritos para possíveis configurações de voo: configuração de voo pairado com controle de atitude, controle de atitude mais altitude, atitude mais altitude mais controle de posição, e controle de voo de transição. Os algoritmos foram escritos em linguagem de programação C e embarcados no protótipo em placa microcontroladora Arduino Due. Os testes de voo foram conduzidos com sucesso em ambienteinterno e externo para a configuração de voo pairado, com os estados de voo sendo transmitidos e salvos em uma estação de solo, assim, os resultados dos testes de voo são apresentados e discutidos
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2023
- Data da defesa: 06.02.2023
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
DAUD FILHO, Antonio Carlos. A tilt-wing VTOL UAV configuration study: flight dynamics modeling, simulation, states estimation, control, systems integration and flight testing. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-27032023-153150/. Acesso em: 16 abr. 2024. -
APA
Daud Filho, A. C. (2023). A tilt-wing VTOL UAV configuration study: flight dynamics modeling, simulation, states estimation, control, systems integration and flight testing (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-27032023-153150/ -
NLM
Daud Filho AC. A tilt-wing VTOL UAV configuration study: flight dynamics modeling, simulation, states estimation, control, systems integration and flight testing [Internet]. 2023 ;[citado 2024 abr. 16 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-27032023-153150/ -
Vancouver
Daud Filho AC. A tilt-wing VTOL UAV configuration study: flight dynamics modeling, simulation, states estimation, control, systems integration and flight testing [Internet]. 2023 ;[citado 2024 abr. 16 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-27032023-153150/
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-27032023-153150 (Fonte: oaDOI API)
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