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Diseño de un sistema de control de cabeceo y alabeo de un vehículo aéreo no tripulado (uav)

Resumen

El Quadrotor se ha convertido en una popular plataforma para la investigación en vehículos aéreos no tripulados. Las razones son muchas; la simplicidad de su mantenimiento, su sencillo control por medio de la variación de la velocidad de cada rotor, y su capacidad de despegue y aterrizaje vertical son características deseables para una gran variedad de aplicaciones. Este trabajo presenta el proceso completo de desarrollo de un sistema de control de actitud en términos los ángulos de alabeo y cabeceo para asegurar la estabilidad de la plataforma, condición indispensable para todas las aplicaciones del Quadrotor. Tras hacer una breve revisión del estado del arte, se presentan en el Capítulo 2 los conceptos básicos necesarios para obtener el modelo dinámico completo de la plataforma y algunas consideraciones para conseguir el modelo de la planta a controlar. El proceso de modelado se apoya en los conceptos de matrices de rotación, y la ecuación de Coriolis. El Capítulo 3 describe el sistema, las variables asociadas a cada uno de los movimiento del Quadrotor, y los sensores inerciales que utiliza para hacer la realimentación del sistema de control. Una sustentación de las razones por la que se escogen los sensores con los que se trabajó se presenta en el Capítulo 4, así como una caracterización de los mismos, en cumplimiento a lo especificado en uno de los objetivos específicos del proyecto. Las técnicas de diseño de lugar de las raíces se utilizaron para desarrollar la estrategia de control que se describe en el Capítulo 5. Los elementos del Hardware se especifican en el Capítulo 6 y aquí mismo se presenta el algoritmo programado en un microcontrolador de 32 bits para la operación del controlador y la manipulación de los actuadores. Los resultados, conclusiones y recomendaciones para trabajos futuros se presentan en el Capítulo 7.