ni.com Teste de Sistema de Controle para Aplicação de Defensivos com Aeronaves Agrícolas usando Simulador de GPS NI

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2 Teste de Sistema de Controle para Aplicação de Defensivos com Aeronaves Agrícolas usando Simulador de GPS NI

3 NCB: A EMPRESA INTRODUÇÃO DEFINIÇAO DO PROBLEMA MATERIAIS E MÉTODOS RESULTADOS CONCLUSÕES 3

4 NCB SISTEMAS EMBARCADOS Experiência no setor desde 2006: sistemas embarcados, agricultura de precisão, controle biológico Parceiros: SQD Promoção de processos ambientais mais sustentáveis Apoio: 4

5 Aplicação aérea de defensivos Deposição de gotas sobre um alvo desejado, com tamanho e densidade adequadas ao objetivo proposto. 5

6 Produtos Clientes SENav Sistema Embarcado de Navegação DGPS SEGui Sistema Embarcado de Guiamento SECa Sistema de Controle Automático Empresas de Aviação Agrícola 6 Aeronaves Agrícolas

7 Processo de aplicação Faixas paralelas e perpendiculares ao sentido do vento Tiro Deseja-se manter uma taxa de aplicação constante e uniforme. Balão 7

8 Perfil de velocidade no tiro e balão Aeronave desacelera durante o balão V [mph] Velocidade de referência Tempo [s] Há variações com respeito a velocidade de referência durante o tiro 8

9 Controlador de vazão para taxa de aplicação constante A taxa de aplicação depende da velocidade de deslocamento da aeronave, da envergadura da aeronave, da altura de voo, do tipo de bico, da composição da calda e da dinâmica do circuito hidráulico. Para manter a taxa de aplicação constante, as variações na velocidade e as perturbações no sistema hidráulico devem ser compensadas modificando a vazão correspondente. 9

10 Caso de estudo: Objetivos Avaliar o sistema de controle para aplicação de defensivos agrícolas, em bancada de laboratório representativa de circuito hidráulico presente em aeronaves agrícolas. Simular movimento da aeronave de forma não intrusiva. 10

11 Caso de estudo: Motivação Otimizar e diminuir o tempo e esforço investidos em ensaios em voo para testes do sistema de controle de aplicação, assim como propiciar um melhor planejamento destes. 11

12 Controlador FLUXII inserido no circuito hidráulico GPS 12

13 Configuração geral da bancada de testes a) Hopper b) Fluxômetro de turbina c) Registro de saída d) Fluxômetro magnético e) Bomba centrifuga f) Motor elétrico g) Tubulação de sucção h) Chave de desalojamento i) Manômetro Retorno final representando saída na barra de pulverização 13

14 Bancada: sistema de atuação e válvulas a) Motor by-pass b) Válvula by-pass c) Válvula Abre-Fecha d) Sensor de posição da válvula Abre-Fecha e) Motor Abre-Fecha 14

15 Simulador GPS NI Geração de até 24 horas de sinais para12 satélites. Permite a simulação automática de satélites a partir de arquivos Almanac e Ephemeris. Definição de trajetórias de movimento personalizadas para simulação dinâmica. Ajuste individual de níveis de potência dos satélites para cenários específicos de teste. Controle manual de pseudodistância dos satelites, Doppler, e nível de potência. Transmissão direta de forma de onda GPS o criação de arquivo binário para transmissão desde disco. 15

16 Sincronia entre o controlador da velocidade de rotação da bomba e o simulador de GPS NI FLUXII Potencialidade do simulador NI: capacidade de integração com outros sistemas Planta Simulador de GPS PXI Inversor de frequência da bomba Integração via serial: permite a reprodução da comportamento da bomba eólica dependente da velocidade da aeronave 16

17 Setup de teste com Simulador GPS NI PXI Controller GPS Simulation Toolkit for LabVIEW Vector Signal Generator Optional 2 nd Vector Signal Generator (Interference Test) PXI Chassis Serial/USB for feedback SEC GPS Receiver RF Output(Simulated GPS Signal) Potencialidade do simulador NI: Interação não intrusiva 17

18 Bancada e Simulador de GPS NI 18

19 Vazão [lit/min] Velocidade [km/h] Resultados Resultados do ensaio em bancada usando 240 simulador Teste 3 NI (700 de rpm) GPS NI Velocidade de referência Tempo[s] 60 Atualização de vazão Tempo [s] 19

20 Conclusões Foi integrado Simulador GPS NI com a bancada de teste, permitindo a interação do sinal de GPS reproduzido com o sistema de controle de forma não intrusiva. Foi possível reproduzir com o simulador de GPS NI, perfis de velocidade com variações com respeito a um valor de referência. Observou-se estabilidade na transmissão do sinal RF reproduzido pelo simulador GPS NI. 20

21 Conclusões Na resposta do controlador foi possível verificar a compensação na vazão para as variações de velocidade visando manter a taxa de aplicação constante. O simulador de GPS NI permitiu diminuir o tempo de teste ao suprimir o tempo de sincronia com os satélites presentes nos ensaios dinâmicos. 21

22 Conclusões A possibilidade de criação de perfis personalizados do simulador GPS NI, permite avaliar a resposta do controlador frente a variações de velocidade de difícil execução num ensaio em voo (degrau, rampa de alta pendente, sinusoidal de alta frequência). Economia no tempo investido em ensaios em voo para testes do sistema de controle de aplicação. 22

23 Obrigado Obs.: Todos os produtos da NCB foram patenteados. O compartilhamento das informações não garante qualquer tipo de promoção do conteúdo e utilização dos nomes sem autorização prévia por escrito. David Fernando Castillo Zúñiga david@ncb.ind.br 23

24 Global Positioning System (GPS) Signals Two DSSS Signals Course Acquisition (C/A code) - Quadrature-Phase L chips at Mchip/s Precision (P or P(Y) code) - In-Phase L1 and L x chips at Mchip/s L1 ( MHz) C/A Code GPS Data P Code C/A Code GPS Signal L2 ( MHz) 24 L1 ( MHz)

25 GPS Position Calculation Basics L1 ( MHz) GPS Signal SV 1 x,y,z SV 17 x,y,z C/A Code GPS Data SV 23 x,y,z 1. Receive a -130 dbm signal 2. Cycle through Satellite C/A codes to find a match 3. Calculate pseudorange to satellite 4. Repeat 1-3 for at least 4 satellites 5. Calculate receiver position by trilateration x,y,z SV 8 c ( t Rx - t Tx ) = distance to satellite 25