Controle de Atitude de Drone em Bancada de Testes

Robótica
Controle Clássico
Disponível
Projeto e validação de um controlador de atitude (roll/pitch) para um quadrimotor fixado em bancada de testes, com identificação prévia da dinâmica de cada eixo.
Data de Publicação

16 de julho de 2026

Objetivos

O LINCE dispõe de uma bancada de testes para drone (quadrimotor fixado em suporte, com liberdade rotacional limitada), útil para experimentar controle de atitude sem o risco de voo livre. Objetivos:

  • Modelar a dinâmica rotacional (roll e pitch) do quadrimotor na bancada, a partir das equações de corpo rígido e da relação empuxo/velocidade dos motores;
  • Identificar experimentalmente os parâmetros do modelo (ganho e constante de tempo do conjunto motor-hélice, momento de inércia efetivo) a partir de ensaios na bancada;
  • Projetar e implementar um controlador de atitude (PID em cascata, ou controle em espaço de estados) para cada eixo, usando um microcontrolador de voo (ex: baseado em MPU6050/IMU e ESCs);
  • Avaliar o desempenho do controlador (tempo de resposta, rejeição a perturbações manuais) e a interação entre os eixos (acoplamento roll-pitch).

Pré-requisitos

  • Sistemas de Controle I e II;
  • Noções de mecânica (dinâmica de corpo rígido, momentos e rotações);
  • Eletrônica embarcada (microcontroladores, IMU, ESCs/motores brushless);
  • Programação em C/C++ (firmware) e Python (análise de dados).

Estrutura Sugerida para o Grupo Autogerenciado

  • Reuniões semanais internas do grupo, com reunião quinzenal com o orientador para validação de resultados;
  • Entregáveis mensais: firmware/notebook reprodutível com o pipeline de identificação → projeto do controlador → testes na bancada;
  • Ferramentas: bancada de drone do LINCE, microcontrolador de voo, repositório Git compartilhado;
  • Divisão sugerida: um membro focado na instrumentação (IMU, leitura de sensores), outro na identificação da dinâmica de cada eixo, outro no projeto e sintonia do controlador de atitude.

Referências

  1. Beard, R. W.; McLain, T. W. Small Unmanned Aircraft: Theory and Practice. Princeton University Press, 2012.
  2. Ogata, K. Engenharia de Controle Moderno. 5ª ed. Pearson, 2010.