Análise e controle da trajetória do LAICAnSat-3

Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, 2016.Esse trabalho é uma parte do projeto LAICAnSat da Universidade de Brasília, projeto que busca criar uma plataforma educacional de baixo custo para a realização de experimentos universitários em alta altitude e em baixa altitude. Para a alta altitude, já foram feitos dois lançamentos bem sucedidos com um balão de látex inflado com gás hélio e transportando uma carga com sensores embarcados, afim de coletar informações sobre temperatura, pressão, umidade, nível de luz, altitude, velocidade, direção e aceleração. O foco deste trabalho é especificamente a análise da trajetória de descida de um Balloonsat utilizando um modelo cinemático e a implementação de um controle PID em simulink para reproduzir uma trajetória específica de descida. Foi feita uma descrição dinâmica do modelo físico de um parapente e uma simplificação do modelo dinâmico para o modelo cinemático. Em seguida foi planejado uma estratégia para a trajetória de descida da missão, sintetizada em um algoritmo que gera o sinal de referência para o controle da posição. Então desenvolveu se um sistema de controle utilizando um controlador PID para reduzir o erro da planta em relação ao sinal de referência. Realizou-se simulações sem ruídos, com ruídos e com o método de Monte Carlo. Como resultado, foi possível observar o comportamento de um modelo cinemático funcional e o funcionamento correto de um controle que segue uma referência específica para levar a plataforma ao ponto de pouso escolhido.This work is part of the LAICAnSat project of the University of Brasilia, a project that seeks to create a low-cost educational platform for high-altitude and low-altitude university experiments. At high altitude, two successful launches have been made with a latex balloon inflated with helium gas and carrying a load with embedded sensors to collect information on temperature, pressure, humidity, light level, altitude, speed, direction, and acceleration. The focus of this work is specifically the analysis of the trajectory of descent of a Balloonsat using a kinematic model and the implementation of a PID control in simulink to reproduce a specific trajectory of descent. A dynamic description of the physical model of a paraglider and a simplification of the dynamic model for the kinematic model was made. Next, a strategy was planned for the descent trajectory of the mission, synthesized in an algorithm that generates the reference signal for position control. Then a control system was developed using a PID controller to reduce plant error in relation to the reference signal. Simulations were carried out without noise, with noise and with the Monte Carlo method. As a result, it was possible to observe the behavior of a functional kinematic model and the correct operation of a control that follows a specific reference to take the platform to the chosen landing point