APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA

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1 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA DIVISÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA MP-272: CONTROLE E NAVEGAÇÃO DE MULTICÓPTEROS APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA Prof. Davi Antônio dos Santos (davists@ita.br) Departamento de Mecatrônica Agosto/2015 São José dos Campos

2 2 Sumário 1. Professor e Monitor 2. Objetivos da Disciplina 3. Ementa 4. Bibliografia 5. Conteúdo Programático 6. Metodologia 7. Avaliação

3 3 1. Professor Professor: Dr. Davi Antônio dos Santos Sala: 1324 Ramal: 5867 Monitor: Igor Afonso Acampora Prado (doutorando) Sala: 2333

4 4 2. Objetivos da Disciplina Visando oferecer uma base para realizar pesquisa e desenvolver sistemas de controle e navegação de multicópteros, esta disciplina propõe ensinar a... I. modelar o comportamento dinâmico de multicópteros II. III. IV. projetar leis de controle de atitude para multicópteros projetar leis de controle de posição para multicópteros projetar algoritmos de calibração de sensores para multicópteros V. projetar algoritmos de determinação de atitude para multicópteros VI. projetar algoritmos de navegação para multicópteros

5 5 3. Ementa Introdução: arquitetura do sistema; multicópteros e autopilotos comerciais; aplicações. Cinemática e dinâmica: sistemas de coordenadas; movimento de translação; movimento de rotação; formulação Newton-Euler; formulação Euler-Lagrange; parametrizações de atitude. Forças e torques de propulsão: tricóptero; quadricóptero; hexacóptero; octocóptero. Projeto de leis de controle: controladores de atitude; controladores de posição. Sensores para determinação de atitude e navegação. Estimação de estados: filtro de Kalman; filtro estendido de Kalman. Calibração de Sensores. Determinação de atitude: métodos determinísticos; métodos estocásticos. Navegação: sistemas não embarcados; sistemas embarcados.

6 6 4. Bibliografia 1. CARRILLO, L.R.G.; LÓPEZ, A.E.D.; LOZANO, R.; PÉGARD, C. Quad Rotorcraft Control Vision-Based Hovering and Navigation. London: Springer-Verlag, 2013; 2. NONAMI, K; KENDOUL, F.; SUZUKI, S.; WANG, W.; NAKAZAWA, D. Autonomous Flying Robots: Unmanned Aerial Vehicles and Micro Aerial Vehicles. London: Springer-Verlag, KUO, B. C.; GOLNARAGHI, F. Automatic Control Systems. New Jersey: John Wiley & Sons, 2003; 4. BROWN, R.G.; HWANG, P.Y.C. Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering. New York: John Wiley & Sons, 1997;

7 7 4. Bibliografia 5. HUGHES, P. C. Spacecraft Attitude Dynamics. New York: Dover, LOZANO, R. (ed). Unmanned Aerial Vehicles. London: John Wiley & Sons, VALAVANIS, K. (ed). Advances in Unmanned Aerial Vehicles. Dordrecht: Springer, 2007.

8 8 5. Conteúdo Programático Primeiro mês: 1. Introdução 2. Modelagem Matemática Rotor e Acionamento Forças e Torques Externos Rotação e Translação: Dinâmica e Cinemática Segundo mês: 3. Projeto de Leis de Controle Controle de Atitude Controle de Posição

9 9 5. Conteúdo Programático Terceiro mês: 4. Sensores de Atitude e Navegação 5. Introdução à Teoria de Estimação Quarto mês: 6. Calibração de Sensores 7. Estimação de Atitude 8. Estimação de Posição e Velocidade

10 10 6. Metodologia O curso será conduzido mediante a seguinte metodologia: Em sala: Uso de slides para transferência de informações; Uso do quadro para assimilação de informações; Uso do MATLAB/Simulink para simular os métodos apresentados; Em casa: Exercícios teóricos; Exercícios computacionais (continuação de exercícios iniciados em sala).

11 11 7. Avaliação Nota 1: Prova 1: 50 % Exercícios Computacionais: 20 % Exercícios Teóricos: 20 % Trabalho 1: 10 % Nota 2: Exercícios Computacionais: 60 % Exercícios Teóricos: 40 % Exame: Trabalho: 100 %