Desenvolvimento de um sistema de simulação e comparação da resposta dinâmica em solo via Matlab de um Vant de asa fixa em voo subsônico a partir de dados coletados por um sistema embarcado

dc.contributor.advisorOliveira, Jozias Parente de
dc.contributor.authorJanzen, Renan Araújo
dc.contributor.author-latteshttp://lattes.cnpq.br/3571273776575544
dc.contributor.refereeOliveira, Jozias Parente de
dc.date.accessioned2024-11-05T13:35:27Z
dc.date.issued2023-09-23
dc.description.abstractIn the present work, software algorithms were developed, associated with embedded hardware, and in Matlab with the objective of carrying out the simulation and comparative analysis of the dynamic response of an unmanned aerial vehicle based on the data acquired by the aircraft's embedded system. For this, an embedded system was used, on an aircraft in flight,which performs data acquisition, recording and transmission in real time to hardware connected to a computer on the ground. The data received by the computer is used to simulate the responses of transfer functions developed in Matlab based on linearized mathematical modeling that describes the dynamic behavior of an aircraft in straight, level flight. The complete modeling presents six degrees of freedom and describes a non-linear dynamic behavior, however, based on simplifications and assumptions that aim to reduce the computational cost and enable functional visibility, the model becomes linear and decoupled, allowing a simulation of movements longitudinal and lateral-directional of the aircraft separately. The inputs to the transfer functions consist only of the commands sent by the pilot, therefore external disturbances, such as wind gusts, are disregarded. The outputs of the transfer functions consist of the orientation of the aircraft around the x, y and z body axes, represented by the attitude, pitch and yaw angles. These same angles are acquired during the flight by an onboard inertial measurement unit, enabling a comparison between the outputs of the transfer functions and the acquired data. The results obtained were in line with the objective of developing the simulation and comparison system, however, an aircraft different from that modeled was used to carry out the flight tests. To compare the acquired and simulated data, a statistical analysis was carried out, which was only possible for the longitudinal movement, as the latero-directional transfer functions were unstable, which made the analysis unfeasible. It was visually verified that few flight stages showed similarities between the acquired and simulated data. In the statistical analysis, it was concluded that the modeling was not suitable for simulating all flight stages, which should be expected due to the conditions and assumptions related to straight and level flight that are applied during modeling. Finally, it became clear that it is necessary to limit the actual flight test condition by an indication via firmware associated with instructions given to the pilot to execute this condition.
dc.description.resumoNo presente trabalho, foram desenvolvidos algoritmos para software, associados a um hardware embarcado, e em Matlab com o objetivo de realizar a simulação e análise comparativa da resposta dinâmica de um veículo aéreo não tripulado a partir dos dados aquisitados pelo sistema embarcado da aeronave. Para isso, foi utilizado um sistema embarcado, em uma aeronave em voo, que realiza aquisição, gravação e transmissão de dados em tempo real para um hardware conectado a um computador em solo. Os dados recebidos pelo computador são usados para simular as respostas das funções de transferência desenvolvidas em Matlab a partir da modelagem matemática linearizada que descreve o comportamento dinâmico de uma aeronave em voo reto nivelado. A modelagem completa apresenta seis graus de liberdade e descreve um comportamento dinâmico não linear, porém, a partir de simplificações e suposições que visam reduzir o custo computacional e viabilizar a visibilidade funcional, o modelo torna-se linear e desacoplado, permitindo uma simulação dos movimentos longitudinal e latero-direcional da aeronave separadamente. As entradas das funções de transferência consistem apenas nos comandos enviados pelo piloto, portanto perturbações externas, como rajadas de vento, são desconsideradas. As saídas das funções de transferência consistem na orientação da aeronave em torno dos eixos x, y e z de corpo, representadas pelos ângulos de atitude, inclinação e guinada. Esses mesmos ângulos são aquisitados durante o voo por uma unidade de medição inercial embarcada, viabilizando uma comparação entre as saídas das funções de transferência e os dados aquisitados. Os resultados obtidos mostraram-se de acordo com o objetivo de desenvolvimento do sistema de simulação e comparação, porém utilizou-se uma aeronave diferente da modelada para a realização dos testes em voo. Para as comparação entre os dados aquisitados e simulados, fez-se uma análise estatística que somente foi possível para o movimento longitudinal, pois as funções de transferência latero-direcionais eram instáveis, o que inviabilizou a análise. Constatou-se, visualmente, que poucas etapas de voo apresentaram semelhanças entre os dados aquisitados e simulados. Na análise estatística, concluiu-se que a modelagem não era adequada para simulação de todas as etapas de voo, o que deve ser esperado pelas condições e suposições relacionados ao voo reto e nivelado que são aplicadas durante a modelagem. Por fim, ficou evidente que se faz necessário limitar a condição de teste voo real por uma indicação via firmware associada a instruções dadas ao piloto para a execução desta condição.
dc.identifier.citationJANZEN, Renan Araújo desenvolvimento de um sistema de simulação e comparação da resposta dinâmica em solo via Matlab de um Vant de asa fixa em voo subsônico a partir de dados coletados por um sistema embarcado, Manaus, 2023. 122f. TCC - (Graduação em Engenharia Elétrica)- Universidade do Estado do Amazonas, Escola Superior de Tecnologia.
dc.identifier.urihttps://ri.uea.edu.br/handle/riuea/7056
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade do Estado do Amazonas
dc.publisher.initialsUEA
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dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectDinâmica de Voo
dc.subjectSistemas Embarcados
dc.subjectVeículo aéreo não tripulado
dc.titleDesenvolvimento de um sistema de simulação e comparação da resposta dinâmica em solo via Matlab de um Vant de asa fixa em voo subsônico a partir de dados coletados por um sistema embarcado
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso

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