INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL EMBEBIDO DE UN QUADCOPTER

Abstract

This work contains the procedures necessaries for modeling, design, simulation and partial implementation of an embedded control system for four-helix unmanned aerial vehicle ”Quadcopter”. Chapter 1: “Introduction and Objectives”, presents an introduction to the current state of research related to the project and the objectives to be achieved in the development of this. Chapter 2: “Modeling Plant”, presents a study of the dynamics associated to the system, by analizing two different approaches that coverge to the same model. Chapter 3: “Designing Control Law”, a linearization of the system is done in order to solve the problem with linear control strategies, as are the family of PID controllers. Also a LGR control is desing to implement in simulation. Chapter 4: “Characterization and Simulation”, presents measurements and calculations performed for the actuators characterization and inertia. Also pesents the results of the simulation with the control law desingned in chapter 3. Chapter 5: “Components for Implementation”, the main characteristics of the components are studied to be used for embedded, such as controller, sensors, actuators, supports and battery. Chapter 6: “Implementation in the Real Plant”, the results of experimental tests with the real plant and two holders designed are presented. Chapter 7: “Conclusions and Future Work.as its name indicates, presents all that is extracted from the title work and future improvements that can be implemented. III

Este trabajo de titulaci´on contiene los procedimientos necesarios para el modelado, dise˜no, simulaci´on e implementaci´on parcial de un sistema de control embebido para un veh´ıculo a´ereo no tripulado de cuatro h´elices “Quadcopter”. En Cap´ıtulo 1: “Introducci´on y Objetivos”, se tiene una introducci´on al tema, el estado actual de investigaci´on relacionado al proyecto y los objetivos a alcanzar en el desarrollo de este mismo. En Cap´ıtulo 2: “Modelado de la Planta”, se presenta un estudio de las din´amicas asociadas al sistema, siguiendo dos enfoques diferentes que convergen a un mismo modelo. En Cap´ıtulo 3: “Dise˜no de Controlador”, se realiza una linealizaci´on del sistema con el fin de abordar el problema con herramientas de control lineal, como lo son la familia de controladores PID. Tambi´en se dise˜na un control a implementar en simulaci´on mediante LGR. En Cap´ıtulo 4: “Caracterizaci´on y Simulaci´on”, se presentan las mediciones y c´alculos realizados para la caracterizaci´on de actuadores y la inercia de la planta. Posteriormente se muestran los resultados obtenidos de la simulaci´on con el control dise˜nado en el capitulo 3. En Cap´ıtulo 5: “Componentes para la Implementaci´on”, se estudian las principales caracter´ısticas de los componentes a utilizar para el control embebido, tales como controlador, sensores, actuadores, soportes y bater´ıas. En Cap´ıtulo 6: “Implementaci´on en la Planta Real”, se presentan los resultados obtenidos de las pruebas experimentales con la planta real y los dos soportes dise˜nados. En Cap´ıtulo 7: “Conclusiones y Trabajos Futuros”, como su nombre lo se˜nala, presenta todo aquello que se extrae a partir de este trabajo de t´ıtulo y las futuras mejoras que se pueden implementar.