4DOF Quadcopter: development, modeling and control

• Main Author: Fernando dos Santos Barbosa
• Other Authors: Bruno Augusto Angelico
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2017
• Subjects: Aeronaves não tripuladas; Aeronaves quadrimotoras; Controle (Teoria de Sistemas e Controle); Control (Systems theory and control); Quadmotor aircraft; Unmanned aerial vehicle
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-23102017-144556/

This text presents the development of a four-degree-of-freedom (4DOF) quadcopter prototype that allows the vehicle to rotate around the three axes (yaw, pitch and roll) and linear movement along z-axis (altitude). The goal is to obtain a prototype bench that uses a good amount of components used in commercial quadcopters (sensors and actuators) and use it to apply attitude and altitude controllers, using techniques such as PID, LQR and Sliding-Mode. Starting from the system modeling, its specifications are shown followed by listing the components used, finishing with the development of the controllers and their simulations and applications. === Este texto apresenta o desenvolvimento de um protótipo de quadricóptero com quatro graus de liberdade (4DOF), o qual possibilita a rotação do veículo em torno dos três eixos (yaw, pitch e roll) e o deslocamento ao longo do eixo z (altitude). O objetivo é obter um protótipo de bancada que use a maior quantidade de componentes de um quadricóptero comercial (sensores e atuadores) e usá-lo para a aplicação de controladores de atitude e altitude, utilizando técnicas PID, LQR e Sliding-Mode. Partindo da modelagem do sistema, mostra-se as especificações do mesmo, os componentes utilizados e finaliza-se com o desenvolvimento dos controladores, simulação e aplicação deles.