Construction, Dynamic Modeling and PID Control for Stability of an Unmanned Aerial Vehicle Quadrotor-type

Esta dissertaÃÃo apresenta o desenvolvimento de um veÃculo aÃreo nÃo tripulado do tipo quadrirotor, o seu modelo dinÃmico, alÃm das simulaÃÃes e dos testes de um controlador PID embarcado para estabilizaÃÃo (movimentaÃÃo na direÃÃo vertical) da estrutura projetada. Este veÃculo à caracterizado por ter quatro motores que sÃo responsÃveis pela geraÃÃo do movimento da plataforma. O objetivo deste trabalho à mostrar o desenvolvimento (projeto e construÃÃo) de uma estrutura do tipo quadrirotor, detalhar cada componente utilizado para a construÃÃo mecÃnica da plataforma, apresentar o modelo matemÃtico do quadrirotor baseado no formalismo de Newton-Euler, os sensores utilizados para navegaÃÃo, os mÃdulos usados para comunicaÃÃo sem fio com um computador e o projeto do sistema microcontrolado utilizado para o controlador PID, usado para estabilizaÃÃo, e o acionamento dos motores, bem como a simulaÃÃo do controlador PID clÃssico e uma variaÃÃo do controlador PID em ambiente SimulinkÂ/Matlab e os testes realizados na estrutura desenvolvida.This dissertation presents the development of an unmanned aerial vehicle of the type quadrirotor, its dynamic model, besides the simulations and tests of a PID controller for embedded stabilization (motion in the vertical direction) of the projected structure. This vehicle is characterized by having four motors which are responsible for generating the movement of the platform. The objective of this work is to show the development (design and construction) of a type structure quadrirotor, detailing each component used for the mechanical construction of the platform, presenting the mathematical model of quadrirotor based on Newton-Euler formalism, the sensors used for navigation the modules used for wireless communication with a computer and a microcontroller system project used for the PID controller, used for stabilization, and driving the motors, as well as the simulation of the classical PID controller and a variation of the PID controller in environment SimulinkÂ/Matlab and the tests in the developed structure