O trabalho apresentado nesta tese abrange diferentes soluções para o sistema de controle não linear para dirigíveis autônomos, não tripulados. Em seu conteúdo está referenciada uma vasta gama de aplicações para o uso de dirigíveis robóticos (não tripulados) pode ser citada como vigilância, inspeção, prospecção de minérios, exploração de áreas de difícil acesso e monitoramento agrícola e ambiental. Sua flexibilidade é assegurada pela capacidade de decolar e pousar na direção vertical, o que requer uma área reduzida, permitindo a sua operação em áreas remotas, onde não exista uma pista de pouso. Para o projeto dos controladores de voo foram estudadas estratégias de controle não linear para o problema de posicionamento em uma referência fixa na terra como o Backstepping (BS) e sua combinação com o controlador por Modos Deslizantes (SMC), conhecida como Backstepping-Modos Deslizantes (BSMC). Para viabilizar o trabalho foi utilizado um simulador validado pelo projeto AURORA e adaptado para os novos controladores. Este estudo baseia-se na abordagem Backstepping vetorial, que é ideal para aplicações em sistemas mecânicos, e no controle por modos deslizantes de primeira ordem, ou Modos Deslizantes clássico. Diferentemente de outros trabalhos referenciados nesta pesquisa, o modelo utilizado do dirigível tem seis graus de liberdade e é dotado de funções que realizam a alocação de controle, calcula esforços aerodinâmicos de sustentação em função da velocidade relativa do ar incidente no envelope e inclui um modelo de turbulência. O sistema de controle não requer a linearização do modelo do dirigível (para diferentes condições de equilíbrio) e não utiliza o desacoplamento dos movimentos lateral do longitudinal, o que permite o projeto de uma única lei de controle para todas as fases de voo de uma missão do dirigível.As maiores contribuições desse trabalho são: (i) o desenvolvimento de uma nova técnica de Backstepping-Modos Deslizantes para o controle não linear de um dirigível autônomo e (ii) uma comparação exaustiva do desempenho de três técnicas diferentes de controle não linear para dirigíveis que são Backstepping, Modos Deslizantes e a técnica combinada Backstepping-Modos Deslizantes.
Formula Student and Formula SAE are student competitions where engineering students must develop a Formula type vehicle according to a series of rules. Regarding to the brake system, these rules determine some requirements that the cars must be in accordance. This work deals with a performance evaluation of brake system of Formula type vehicle. First, a mathematical model was developed to achieve the balance of front and rear braking forces. This model takes into account the most important vehicle parameters that influence braking performance, as well as the tire/road friction conditions. Then, the results obtained from the model were compared against experimental data. During the tests the vehicle velocity, the lateral and longitudinal vehicle acceleration and the circuit pressure to the front and rear brakes were monitored. This mathematical model will be employed to development of brake systems to be applied to Formula type vehicle. Finally, a second experimental test was employed to evaluate the brake system performance considering the vehicle operating in competition conditions. The obtained results show that the mathematical model is suitable for brake system performance prediction. Moreover, the tests results show that the brake system is suitable under competition conditions.
This paper presents a new kind of vectorial backstepping sliding mode control (BSMC) for the positioning and trajectory tracking of an autonomous robotic airship. Also, a unified framework basis for the design/analysis of vectorial BSMC, as well as sliding mode control (SMC) and backstepping control (BS) for a system in lower triangular block form is derived. The design framework makes it easier the theoreticalbased comparative analysis of performances/robustness between the three nonlinear control approaches. Simulation results for the positioning and tracking of the autonomous airship illustrate the proposal.
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