[pt] MODELAGEM SIMULAÇÃO E COMPONENTES DE UM TRICÓPTERO

[en] MODELING, SIMULATION, AND COMPONENTS OF A TRICOPTER

[pt] SERGIO REBELLO SOARES DO VALLE

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[pt] Cada vez mais, drones estão sendo utilizados em diversas finalidades. Dentre elas, fotografia, mapeamento de terrenos, vigilância aérea, exploração de minério, óleo e gás, mercado imobiliário, construção, busca e resgate, aplicações militares, dentre muitas outras. A maior parte dos drones utilizados são quadricópteros, mas modelos que operam com três hélices (tricópteros) dispõem de algumas vantagens em relação aos de quatro. Tricópteros costumam ser mais eficientes e, por consequência, ter maior autonomia. Além disso têm um menor custo inicial de construção, menor probabilidade de falhas por possuírem menos motores, e maior manobrabilidade. Essas vantagens indicam um grande potencial no seu estudo. Por isso esse trabalho visa aprofundar o conhecimento desses veículos. Aqui, é estudada a física dos tricópteros, desenvolvendo um modelo matemático para esse tipo de veículo, a partir do qual são realizadas simulações de manobras para validação do modelo e melhor compreensão do seu comportamento, com discussão de como o sistema de controle atua para a realização das manobras, controle de atitude e estabilização. Através da ferramenta Matlab/Simulink, foi realizada a simulação das manobras e, através da ferramenta Solidworks, foi construído um modelo tridimensional simplificado considerando suas as principais características geométricas, utilizado para determinação de propriedades de massa, como a matriz de momentos de inercia. São, também, analisados os principais componentes de um tricóptero: Chassi, motor, hélices, IMU (e seus componentes), baterias e controlador PID. Com discussão do funcionamento, tipos existentes e suas vantagens e desvantagens.

[en] Increasingly, drones are being used for various purposes. Among them, photography, land mapping, aerial surveillance, ore, oil and gas exploration, real estate market, construction, search and rescue, military applications, among many others. Most of the drones used are quadcopters, but models that operate with three propellers (tricopters) have some advantages over those with four. Tricopters are usually more efficient and, as a result, have greater autonomy. In addition, they have a lower initial construction cost, less probability of failure due to having fewer engines, and greater maneuverability. These advantages indicate great potential in their study. Therefore, this work aims to deepen the knowledge of these vehicles. Here, the physics of the tricopter is studied, developing a mathematical model for this type of vehicle, from which simulations of maneuvers are performed to validate the model and better understand its behavior, with discussion of how the control system acts to perform the maneuvers, attitude control and stabilization. Using the Matlab / Simulink tool, the simulation of the maneuvers was performed and, using the Solidworks tool, a simplified three-dimensional model was built considering its main geometric characteristics, used to determine mass properties, as the matrix of moments of inertia, for example. The main components of a tricopter are also analyzed: Chassis, engine, propellers, IMU (and its components), batteries and PID controller. With discussion of working principles, existing types and their advantages and disadvantages.

MAURO SPERANZA NETO

2021-01-08

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=51203@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.51203