Desenvolvimento de um sistema de simulação de controle e performance de um drone quadricóptero

• Main Author: Silva, Henrique de Albuquerque Vieira da
• Publication Date: 2025
• Format: Bachelor thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Download full: https://app.uff.br/riuff/handle/1/41616
• topic: Drone quadricóptero; Simulação computacional; Controle PID; Dinâmica de voo; Python; Drone; Simulação por computador; Aerodinâmica; Python (Linguagem de programação de computador); Quadcopter drone; PID control; Computer simulation; Flight dynamics

Este trabalho tem como objetivo principal analisar e prever a performance de voo de um quadricóptero estabilizado por um controlador PID (Proporcional-Integral-Derivativo), a partir da implementação de sua modelagem dinâmica em um ambiente de simulação computacional. A metodologia adotada baseou-se no formalismo de Newton-Euler para descrever os seis graus de liberdade da aeronave, abrangendo os movimentos de translação e rotação sob a influência de forças aerodinâmicas e gravitacionais. O modelo matemático e a estratégia de controle, estruturada em uma arquitetura em cascata com malhas de atitude e posição, foram implementados na linguagem de programação Python, utilizando bibliotecas de computação científica. Para validar o desempenho global do sistema, foram realizadas simulações em cenários operacionais distintos, incluindo controle de altitude, navegação tridimensional e testes de robustez contra perturbações externas, como rajadas de vento. Os resultados obtidos demonstraram a eficácia do controlador PID na estabilização do veículo e na rejeição de distúrbios, mantendo o erro em regime permanente nulo. Adicionalmente, a análise evidenciou os efeitos do acoplamento dinâmico entre os eixos e as limitações impostas pela saturação física dos atuadores em manobras agressivas. Conclui-se que a plataforma de simulação desenvolvida é uma ferramenta válida e eficiente para o estudo do comportamento dinâmico e o projeto de sistemas de controle para veículos aéreos não tripulados.