Controle de drones multirrotores por meio de técnicas de controle tolerante a falhas
Falha de Atuador; Controle Tolerante a Falhas; Regulador Integrativo Universal; Quadricóptero.
O uso de controladores PID em quadricópteros tem ganhado popularidade e é a escolha preferida para regular e estabilizar esses sistemas inerentemente instáveis, graças à sua simplicidade e eficácia. Por outro lado, controladores não lineares ainda representam um desafio para a implementação prática, principalmente devido à complexidade de progra- mação, confiabilidade e certificação. Este trabalho apresenta um controlador não linear robusto para o controle de quadricópteros, baseado no Controle por Modos Deslizantes, com uma estrutura simples e de fácil implementação, a fim de incentivar seu uso futuro em placas controladoras comerciais. O controlador proposto, chamado de Regulador In- tegrativo Universal, também possui propriedades que o tornam uma excelente escolha em esquemas de controle tolerante a falhas passivas, tais como: (i) capacidade de rejeição de distúrbios e incertezas no modelo, (ii) erro de rastreamento nulo garantido em regime permanente com capacidade anti-windup, (iii) redução de chattering e, especialmente, (iv) não requer conhecimento prévio e detalhado do modelo da planta, o que facilita sua implementação experimental. O desempenho do controlador proposto é analisado e com- parado ao PID clássico por meio de simulações numéricas e experimentos reais em uma plataforma de quadricóptero com 3 graus de liberdade, na presença de várias falhas de atuadores (travamento em posição e perda de efetividade). Os resultados demonstraram o desempenho superior de rastreamento e a superioridade geral do regulador integrativo universal em comparação com o controlador PID convencional. Isso foi evidenciado por meio de comparações qualitativas e quantitativas de índices de desempenho. Especifica- mente, o Regulador Integrativo Universal obteve uma redução de pelo menos 50% no erro de rastreamento em relação ao controlador PID, destacando sua eficácia na melhoria da precisão do controle.