Projeto e concepção de um quadcopter utilizando o controle PID

Abstract

The present work refers to the design, conception and development of a quadcopter based on PID controllers, a widespread microcontroller on the market was being implemented, the Arduino. Also made use of LabVIEW programming tool from National Instruments company for the quadcopter control and telemetry. For the control, LabVIEW software acquired the joystick commands, making the necessary adjustments to the perfect interpretation by microcontroller on the quadcopter and adjusts the parameters of PID controllers. For telemetry, data relating to quadcopter behavior are received, interpreted and presented in an intuitive user interface. In the first part of this graduate work presents the theoretical background on the subject, with a brief history about the quadcopters, followed by the main projects in the academic and commercial matters. Also are presented the theories of communications used in the design and PID control. Then an overview of the dynamic and mathematical model is demonstrated. Having done this, the physical and computer components required to complete the project are showed and the results are achieved consequently. Finally, a conclusion is made taking into account the results obtained. In this work will be presented the PID control of quadcopter translational movements only to roll and pitch movements

O presente trabalho trata do projeto, concepção e desenvolvimento de um quadcopter com base em controladores PID, sendo implementado em um microcontrolador muito difundido no mercado, o Arduino. Também fez-se uso da ferramenta de programação LabVIEW da empresa National Instruments, para controle e telemetria do quadcopter. Para o controle, o software LabVIEW adquiri os comandos do joystick utilizado, fazendo os ajustes necessários para a perfeita interpretação por parte do microcontrolador presente no quadcopter e, ainda, ajusta os parâmetros dos controladores PID. Para telemetria, os dados referentes ao comportamento do quadcopter são recebidos, interpretados e demonstrados em uma interface intuitiva com o usuário. Na primeira parte deste trabalho de graduação é apresentado o embasamento teórico a respeito do assunto, com uma breve história sobre os quadcopters, seguido dos principais projetos no âmbito acadêmico e comercial. Também são apresentadas as teorias das comunicações utilizadas no projeto e do controle PID. Em seguida é apresentada uma visão geral da dinâmica e o modelo matemático. Feito isso, os componentes físicos e computacionais necessários para realizar o projeto são apresentados e, por consequência, os resultados em virtude da construção do mesmo são alcançados. Por fim, uma conclusão é realizada levando em consideração os resultados obtidos. Neste trabalho será apresentado o controle PID dos movimentos translacionais do quadcopter apenas para os movimentos de roll e de pitch