Drone com propulsores vetoriais e asa inclinável com sistema de estabilização baseado em lógica Fuzzy.

Abstract

Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) têm ganhado grande destaque em diferentes setores, especialmente devido à complexidade de sua dinâmica e à ampla variedade de aplicações possíveis. Esse cenário tem impulsionado pesquisas voltadas para a melhoria das arquiteturas desses veículos, bem como para o desenvolvimento de sistemas de controle cada vez mais eficientes e robustos. O presente trabalho tem como objetivo o projeto e a construção de um protótipo de drone equipado com uma estrutura de sustentação móvel que permita o movimento livre de inclinação (tilt) e desenvolver um sistema de controle de voo baseado em lógica Fuzzy. Para isso, realiza-se a modelagem e a construção do protótipo, sendo seus componentes principais: propulsores (conjunto motor-hélice), estruturas gangorras, asa inclinável, suporte da asa, corpo central e suporte de pouso. O protótipo apresenta simplicidade mecânica e segregação eficiente dos eixos de controle (roll pela asa e pitch/yaw pela inclinação das gangorras). Além disso, custo reduzido, reprodutível em laboratório e sustentável. Todos os componentes são integrados para se obter a modelagem computacional do drone por meio do toolbox Simscape Multibody do Matlab. O controle de posição e do ângulo yaw se realizam mediante o controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID), enquanto implementa-se o controle Fuzzy e Fuzzy-PID para a inclinação das estruturas gangorras (pitch), bem como o controlador Fuzzy para a inclinação da asa (roll). Os resultados obtidos demonstraram que o controlador Fuzzy-PID foi capaz de apresentar respostas rápidas, baixo sobressinal, seguimento de trajetória precisa e alta resiliência frente a distúrbios e ruídos. Evidencia-se que o protótipo é adequado para pesquisas acadêmicas e ambientes de ensino, reforçando seu caráter didático e experimental para o estudo de dinâmica de voo e sistemas de controle.