Desarrollo de una plataforma de pruebas de algoritmos de control para vehículos aéreos no tripulados

Abstract

En esta Tesis se muestra el desarrollo de una plataforma de pruebas de algoritmos de control para vehículos aéreos no tripulados, en el cual se emplea un Quadrotor DJI F450 dentro de una estructura mecánica, la cual permite maniobrar al UAV en 3 de sus 6 grados de libertad. Para lograr la estabilidad del Quadrotor se ha desarrollado un Control LQR, asimismo un simulador basado en Simulink 3D Animation. La plataforma de pruebas fue diseñada en SolidWorks, posteriormente se construyó la base de madera y el mecanismo 3GDL de aluminio; para asegurar la estabilidad de la plataforma ante perturbaciones provenientes del Quadrotor, se le hizo un análisis de elementos finitos FEA, donde se obtuvo resultados satisfactorios. Asimismo, bajo el principio de ingeniería inversa, se desarrolló el CAD del Quadrotor para hallar sus propiedades físicas y también para crear escenarios virtuales en VRML. Con esta plataforma de pruebas, el estudiante o investigador dispone de una herramienta, en la cual, puede implementar diversas estrategias de control, sea en físico o virtual en Simulink/Matlab. El código del programa, los planos CAD de la plataforma y las propiedades del sistema, estarán disponibles para que se empleen en los laboratorios de la universidad. Resultados de simulaciones y análisis de costos se muestran también en este proyecto de Tesis.

This thesis shows the development of a testing platform control algorithms for unmanned aerial vehicles, in which a DJI-F450 Quadrotor is coupled in a mechanical structure, which allows maneuver the UAV in 3 of its 6 degrees of freedom. To achieve stability Quadrotor has developed a LQR Control, also a simulator based on Simulink 3D Animation. The test platform was designed in SolidWorks, then the wooden base and aluminum 3GDL mechanism was built; to ensure the stability of the platform to shocks from the Quadrotor, was made a finite element analysis FEA, where satisfactory results were obtained. Also, under the principle of reverse engineering, has developed the Quadrotor's CAD to find its physical properties and also to create virtual environments in VRML. With this test platform, the student or researcher has a tool, which can implement various control strategies, either physical or virtual in Simulink / Matlab. The program code, CAD drawings of the platform and system properties will be available to be used on university laboratories. Simulation results and cost analysis are also shown in this thesis project.