Estratégia de lei de controle unificado para uma decolagem e pouso vertical pilotado aeronave em transição

O desenvolvimento de aeronaves VTOL (Vertical Take-off and Landing) vem aumentando nos últimos anos. Esses veículos utilizam tanto a capacidade de voar usando sustentação de uma asa fixa quanto voar verticalmente usando atuadores de elevação de potência, geralmente na forma de rotores. Esses veículos enfrentam vários desafios do ponto de vista do controle de voo devido a grandes mudanças na dinâmica do sistema, desde a decolagem vertical até o voo pairado e com as asas, e de volta ao pouso vertical. Esta tese propõe uma estratégia de controlador unificado para permitir que tais aeronaves façam a transição entre essas diferentes fases de voo sem a necessidade de interruptores, usando a técnica de controle INDI. Um loop de controlador de velocidade e atitude é projetado para calcular as acelerações lineares e angulares desejadas, que são então enviadas para uma estrutura de alocação de controle para calcular os comandos dos atuadores. O controlador projetado é validado através da simulação de um modelo de alta fidelidade de um drone em escala desenvolvido na Volocopter GmbH. Os resultados demonstraram que a estratégia desenvolvida consegue rastrear os comandos de referência e a transição de voo pairado para voo alado e vice-versa.Pesquisa sem auxílio de agências de fomentoTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)The development of VTOL (Vertical Take-off and Landing) aircraft has been increasing in recent years. Such vehicles utilize both the ability to fly using lift from a fixed wing and to fly vertically using power-lift actuators, generally in the form of rotors. These vehicles face several challenges from a flight control perspective due to large changes in the system dynamics from vertical take-off to hover and wingborne flight, and back to vertical landing. This thesis proposes a unified controller strategy to enable such aircraft to transition between those different flight phases without the need of switches, using the INDI control technique. A velocity and attitude controller loops are designed to compute desired linear and angular accelerations, which are then sent to a control allocation framework to compute the actuators commands. The designed controller is validated through simulation of a high-fidelity model of a scaled drone developed at Volocopter GmbH. The results demonstrated that the developed strategy can track the reference commands and transition from hover to wingborne flight and back