Simulación y control de un quadrotor

Abstract

El objetivo final de este proyecto es obtener un simulador de seguimiento de trayectorias en un entorno con obstáculos para un robot móvil aéreo y autónomo. Para ello, en primer lugar, se realiza un modelado dinámico de un tipo concreto de quadrotor, de forma que este simule el movimiento real que realizaría el vehículo y devuelva los datos reales que aportarían los sensores. Tras esto, se desarrollará un generador de trayectorias que resuelva el problema de la evitación de obstáculos, empleando mapas conocidos, para las coordenadas iniciales y finales deseadas por el usuario, utilizando para ello técnicas basadas en exploración mediante grafos. A continuación, se plantea un sistema de control de la trayectoria que se divide en dos partes: “position controller” y “attitude controller”. La primera de ellas se encarga de realizar el control de las coordenadas X, Y y Z, y la segunda, de los ángulos de rotación. Para la implementación de dicho control se utilizará un regulador con doble lazo de realimentación, para el cual se calculará el valor de los parámetros que mejor se ajusten en cada variable. Por último, se diseñará una interfaz gráfica que permita al usuario realizar pruebas de simulación para diferentes entornos y con distintas trayectorias de modo que se puedan comparar los resultados obtenidos y la validez de los controladores.

The main purpose of this project is to design a simulator of an UAV trajectory tracking, in an environment with obstacles. For this, first, a dynamic model of a particular kind of quadrotor is performed, so that it simulates the real movement that the vehicle would perform and returns the real data that the sensors would provide. After this, a trajectory generator will be developed so that itsolves the obstacle avoidance problem, using known maps, for the initial and final coordinates desired by the user, using techniques based on graphs search. Then, a trajectory control system is proposed that is divided into two parts: "position controller" and "attitude controller". The first one is responsible for the control of the X, Y and Z coordinates, and the second one, of the rotation angles. For the implementation of this control, a regulator with double feedback loop will be used, for which the value of the parameters that best fit in each variable will be calculated. Finally, a graphical interface will be designed to allow the user to make simulation tests for different environments and with different trajectories, so that the results obtained and the validity of the controllers can be compared.