Development of Communication Architecture of a Multirotor Aircraft via Hardware in the Loop

The research related to control techniques in conjunction with unmanned aerial vehicles requires methodologies that guarantee safety of the involved and the vehicle, and that also make possible an agile form of test. In this way, it is proposed the developed platform in this work to meet these requirements. The purposes of the system are implement the communication between a UAV's micro-controller and a dynamical model that represents the dynamics of the multirotor aircraft, perform simulation based on hardware-in-the-loop (HIL) technique using LQR (Linear Quadratic Regulator) control law implemented in the microcontroller, and the dynamic model. As an additional form of analysis, ways of activating the UAV actuators during the simulation are implemented. The system is developed through C and C++ programming languages in the microcontroller and through the MATLAB software. In the simulations, a tracker type controller is proposed which allows the aircraft to follow a desired operating position. The control law is validated based on HIL simulations. It also is evaluated the performance of the system and verified if the purpose of it is achieved.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)As pesquisas relacionadas a técnicas de controle em conjunto com veículos aéreos não tripulados (VANTs) requerem metodologias que garantam segurança dos envolvidos e do veículo, e que possibilitem uma forma ágil de teste. Desta forma, é proposta a plataforma desenvolvida neste trabalho para atender estes requisitos. As finalidades do sistema são implementar a comunicação entre microcontrolador do VANT e um modelo dinâmico que representa a dinâmica da aeronave multirrotora, realizar simulação baseada em técnica hardware-in-the-loop (HIL) utilizando lei de controle do tipo LQR (Regulador Linear Quadrático) implementada no microcontrolador, e o modelo dinâmico. Como forma adicional de análise, são implementadas formas de acionar os atuadores do VANT durante a simulação. O sistema é desenvolvido através das linguagens de programação C e C++ no microcontrolador e através do software MATLAB. Nas simulações, é proposto um controlador do tipo rastreador que permite a aeronave a seguir uma posição de operação desejada. A lei de controle é validada com base em simulações HIL. Também é avaliado o desempenho do sistema e verificado se o propósito do mesmo é alcançado