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Autor(es): Freire, Fernando Palmieri
Orientador: Nardênio Almeida Martins [Orientador] - UEM
Prof. Dr. Nardênio Almeida Martins
Título: Projeto de controladores avançados para o piloto automático do avião Cessna 172/182
Banca: Airton Marco Polidorio - UEM
Banca: Douglas Wildgrube Bertol - UDESC
Palavras-chave: Aviões - Sistema de controle;Automação;Microcontroladores;Piloto automático do avião Cessna 172/182;Model-in-the-loop;Software-in-the-loop;Hardware-in-the-loop;ISA-PID-EG-Fuzzy
Data do documento: 2018
Editor: Universidade Estadual de Maringá.
Citação: FREIRE, Fernando Palmieri. Projeto de controladores avançados para o piloto automático do avião Cessna 172/182. 2018. 162 f. Dissertação (mestrado em Ciência da Informação) - Universidade Estadual de Maringá, Maringá, 2018.
Resumo: Há uma crescente demanda por sistemas de controle automático para veículos aéreos não tripulados devido ao grande número de aplicações civis e militares. Um sistema de piloto automático em uma aeronave busca melhorar os mecanismos de direção e pilotagem de um avião, e é composto por controladores complexos e sofisticados. Este trabalho contribui com o avanço no desenvolvimento desses sistemas, e têm como objetivo geral projetar um piloto automático com controladores avançados para o avião Cessna 172/182. A técnica de controle clássica, que usa controladores PID, é a mais utilizada por ser eficiente e facilmente desenvolvida, porém possui limitações. Variações não previstas na aeronave e perturbações durante o voo podem não ser compensadas pelo sistema de controle. Por isso o uso de técnicas de controle avançado se justifica para melhorar a eficiência e a confiabilidade do sistema. Neste trabalho também são propostos procedimentos de otimização dos ganhos dos controladores PID projetados a partir de funções de transferência simuladas no software Matlab/Simulink, estabelecendo um sistema model-in-the-loop, e então com a integração do software Matlab/Simulink e o simulador de voo X-Plane, formando um sistema software-in-the-loop. A implementação dos controladores projetados foi feita em uma placa Arduino, que foi acoplada ao simulador de voo, constituindo um sistema hardware-in-the-loop. Neste contexto, resultados de simulações são adquiridos para permitir verificar a efetividade do uso das propostas de otimização feitas neste trabalho. Várias opções de controladores avançados como alternativas ao controlador PID foram usadas, o que permitiu propor o controlador ISA-PID-EG-Fuzzy. Os resultados obtidos neste trabalho apontam que o controlador proposto obteve melhores resultados na maioria das comparações feitas e que ainda existem outras possibilidades que devem ser consideradas em futuras implementações
Abstract: There is a growing demand for automatic control systems for unmanned aircraft due to the large number of civilian and military applications. An autopilot system in an aircraft seeks to improve the steering and pilotage mechanisms of an airplane, and is composed of complex and sophisticated controllers. This work contributes to the advancement in the development of these systems, and its general objective is to design an autopilot with advanced controllers for the Cessna 172/182 airplane. The classical control technique, which uses PID controllers, is the most used because it is efficient and easily developed, but it has limitations. Variations not foreseen in the aircraft and disturbances during the flight may not be compensated by the control system. Therefore the use of advanced control techniques is justified to improve the efficiency and reliability of the system. In this work we also propose procedures to optimize the gains of PID controllers designed from simulated transfer functions in the Matlab/Simulink software, establishing a model-in-the-loop system, and then with the integration of Matlab/Simulink and the X-Plane flight simulator, forming a software-in-the-loop system. The implementation of the designed controllers was done on an Arduino board, which was coupled to the flight simulator, constituting a hardware-in-the-loop system. In this context, results of simulations are acquired allowing to verify the effectiveness of the use of the optimization proposals made in this work. Several advanced controller options, as alternatives to the PID controller, were used, which allowed the proposed ISA-PID-EG-Fuzzy controller to be proposed. The results obtained in this work indicate that the proposed controller obtained better results in most of the comparisons made and that there are still other possibilities that should be considered in future implementations
URI: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/4600
Aparece nas coleções:2.4 Dissertação - Ciências de Tecnologia (CTC)

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