CUADRICOPTERO. Resumen en español e inglés

Nombre del proyecto

Cuadricóptero.

Resumen en español e inglés

Los vehículos aéreos no tripulados tienen muchas aplicaciones en la actualidad, desde reconocimiento remoto hasta aplicaciones militares; Por su naturaleza multidisciplinaria lo convierte en un proyecto ideal para Ingeniería Mecatrónica donde se involucran temas como conectividad inalámbrica, micro-controladores, electrónica, programación, mecánica y en la que se pone mayor énfasis para este proyecto, control. Este proyecto expone un vehículo aéreo no tripulado, con cuatro motores que en el entorno de control son las salidas del sistema y seis entradas que describen el movimiento del sistema: x, y, z, guiñada, bamboleo e inclinación.

The unmanned air vehicles have multiple applications in the modern world, from remote recognition to military applications. Based on the multidisciplinary nature it’s an ideal project for Mechatronics engineering involving topics such as wireless connectivity, micro-controllers, electronics, programming, mechanics and control, which is the main topic of this project. This report explains an UAV, with four motors that act as the exit of the system and six entries which describe the movement: x, y, z, pitch, yaw and roll.

Objetivo del proyecto

Realizar un sistema de control para un vehículo aéreo no tripulado de cuatro motores, también llamado drone, controlado remotamente con conocimientos de control analógico, control digital y electrónica digital.

Introducción y planteamiento del problema

Un drone no es un avión. Un drone se define como un vehículo aéreo no tripulado controlado a distancia, de forma automática o semi-automática. Es un vehículo recuperable que según las capacidades del diseño puede realizar diferentes tareas tales como: reconocimiento, transporte de cargas o adquisición. Debido a su reducido tamaño y relativo menor costo son más simples de construir en comparación con un UAV con ala fija. Al componerse de cuatro motores dos hélices, opuestas, giran en sentido horario y las otras dos hélices en sentido anti horario.

Desarrollo

Ecuaciones del sistema.

Ver anexo B

       [pic 1]

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[pic 5]

[pic 6]

donde x y y son las coordenadas en el plano horizontal, z es la posición vertical, y ,  y son los momentos de yaw, pitch y roll, respectivamente, los cuales están relacionados con los momentos generalizados ,,  por la ecuación (T).[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

Motores.

Los motores Brushless, son motores que carecen de colector y escobillas o carbones. En vez de funcionar en DC, funcionan con una señal trifásica que aunque idealmente debería de tener una forma sinusoidal, en la práctica son pulsos haciendo que la señal sea una continua.

Hélices.

Marca: Walkera

Modelo        : QR X350-Z-01

Color: Blanco

Material: Plástico

Dimensiones: 8.07 in x 0.91 in x 0.39 in (20,5 cm x 2,3 cm x 1,0 cm)

Peso: 0.46 oz (13 g)

Bastidor

Cada parte en el diseño de un cuadricóptero trabaja en conjunto. El bastidor es la unión de todas estas partes. Este se puede diseñar de muchas maneras y con diferentes materiales. Un diseño más eficiente conlleva un bastidor más aerodinámico que permita reducir al mínimo las vibraciones introducidas por los motores y fuerza del aire. El bastidor de nuestro cuadricóptero fue fabricado mediante MDF, consta de tres partes, la parte central donde se encuentran montados los sensores y DSPIC,  Cuatro brazos en los cuales se fijaron los motores y una base para la pila del sistema. La distancia de motor a motor se encuentra relacionada con el diámetro de la hélice, ya que se debe dejar espacio suficiente entre las hélices.

Modulación de ancho de pulso

La modulación por ancho de pulsos (también conocida como PWM, siglas en inglés de pulse width  modulation) es una potente técnica para controlar circuitos analógicos mediante una salida digital del micro-controlador. Consiste en modificar el ciclo de trabajo de una señal periódica.

Expresado matemáticamente:          [pic 13]

D= Ciclo de trabajo, es el tiempo en que la función es positiva (ancho del pulso)

= Tiempo en que la función es positiva (ancho del pulso)[pic 14]

T= Período de la función

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