Control system for autonomous landing on moving platforms

En los tiempos que vivimos, el auge existente en los UAV es notable. Han ido adquiriendo competencias múltiples debido a su gran fiabilidad, operatividad económica, y capacidad para adaptarse a un gran rango de entornos. Este proyecto se centra en los Quadcoter, que son uno de los UAV’s más usados hoy en día, debido a su gran maniobrabilidad y mecánica simple. Aterrizar en cualquier sitio sin necesidad de un piloto ya esté tanto dentro como fuera de la aeronave, se ha convertido en uno de los campos de estudio sobre Drones más amplio y desarrollado. Este documento muestra el Trabajo Fin de Grado titulado ‘CONTROL SYSTEM FOR AUTONOMOUS LANDING ON MOVING PLATFORMS’, desarrollado en el Laboratorio de Sistemas Inteligentes de la Universidad Carlos III de Madrid, en la Escuela Politécnica superior de Leganés. En este proyecto se implementará un controlador PID cuya función principal es aproximar al vehículo aéreo a una posición de aterrizaje determinada. El Drone va restando progresivamente los errores de la distancia hasta el destino y el valor se introduce en el controlador, este lo traduce a comandos de Roll Pitch y Throttle, que se mandan a una controladora para implementar una fuerza determinada a cada uno de los cuatro motores del Drone y de esta manera dirigirlo al destino. El primer experimento realizado para analizar el controlador consiste en posicionar el Drone en un punto inicial en el espacio aleatorio y a su vez una posición de destino (aterrizaje). Y observar que tendencia tienen los comandos de Pitch, Roll y Throttle. Cuanto más alejando esté el Drone del punto final, mayor será el comando devuelto, por lo tanto mayor es la fuerza que se implementa a cada uno de los motores. Los siguientes experimentos consisten en obtener la respuesta del controlador a medida que el Quadcopter recorre una trayectoria. Las trayectorias simuladas van desde una simple línea recta, hasta una aproximación desde una altura ‘H’, recorriendo ‘N’ puntos de coordenadas de un espacio de 3D.Nowadays, UAV’s influence is very remarkable. They have been acquiring multiple roles, thanks to their reliability, economical operations and capacity to adapt to a great range of environments. The main topic of this project is focused on Quadcopters. They are one of the most used UAV’s because their great maneuverability and simple mechanics. Land in every single place without a pilot either inside or outside the aircraft, has become one of the biggest and most developed Drone’s study fields. In this document it is shown the Final Project Degree named ‘CONTROL SYSTEM FOR AUTONOMOUS LANDING ON MOVING PLATFORMS’, developed in the Intelligent System Lab of the Universidad Carlos III de Madrid, in the Superior Technical School of Leganés. In this project is going to be implemented a PID controller. Which its main role is to approach the aerial vehicle to a landing position. Firstly the Quadcopter is going to subtract the distance error between the actual position and final one thanks to the GPS. This error will be the input of the PID controller, and finally the controller translates it into an effort which is sent to PX4 internal controller to applying a force in each of the four Drone engines. The first experiment to analyze the PID controller behavior, consists in pre-program a random array of 3D initial positions, also a landing point in order to observe the trend of each command which is the PID output. As farther the Drone is from landing position, greater would be the command returned, as well as the engines power will be greater. The following experiments consist in obtaining the controller response at the same time the Drone is flying through a path. Simulated paths have different elaboration, from a simple straight line complexity to approach from an ‘H’ altitude, flying through ‘N’ points of coordinates in 3D space.Ingeniería Electrónica Industrial y Automátic