Publicação: Modelagem dinâmica e controle de aeronaves multirrotoras com configuração Tilt Rotor para transporte de líquidos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
O uso de aeronaves para aplicação de pesticidas está se tornando cada vez mais comum nos dias
atuais, principalmente os multirrotores, em razão de sua precisão e versatilidade. A aplicação
de defensı́vel agrı́cola pode ser representada por uma massa lı́quida que compõe grande parte do
peso da aeronave, ocasionando uma variação do centro de massa durante o voo, assim como
o efeito de sloshing . Estruturas poderem ser inseridas no recipiente para mitigar esses efeitos,
no entanto, um controle robusto permite tanto a economia de espaço quanto a diminuição de
custo. Assim, um dos objetivos deste trabalho foi o desenvolvimento de um modelo unificado
de simulação de transporte de lı́quido em conjunto com a dinâmica de uma aeronave multirrotor
através de códigos abertos de fácil uso, para possibilitar o desenvolvimento e testes de diferentes
leis de controle. Além disso, utilizou-se tilts na aeronave multirrotor para investigar o seu efeito
no transporte de carga lı́quida, juntamente com a influência do sloshing na dinâmica de voo da
aeronave pela interação fluı́do estrutura. Este trabalho possui dois experimentos de simulação,
sendo um, a comparação com resultados experimentais para uma caixa com fluı́do submetida a
acelerações externas e o outro a comparação de controle da aeronave com e sem a caixa de fluı́do.
No primeiro, foi observado que apesar de algumas simplificações feitas no modelo, os valores de
pressão na parede se assemelham aos existentes experimentais. Para o segundo, foi realizado um
experimento com entrada step, e nele foi possı́vel observar a influência do sloshing , na dinâmica
de vôo da aeronave.
Abstract
The use of aircraft for pesticide application is becoming increasingly common nowadays, especi-
ally with multirotors, due to their precision and versatility. The application of defensibles can be
represented by a liquid mass that makes up a large part of the aircraft weight, making the center
of mass change during flight, as well as creating the sloshing effect. Structures can be inserted
into the container to mitigate these effects. However, robust controls can save space and money.
Thus, one of the objectives of this work was the development of a unified model of simulation
of liquid transport together with the dynamics of a multirotor aircraft through easy-to-use open
codes, to enable the development and testing of different control laws. In addition, tilts were
used in the multirotor aircraft to investigate their effect on liquid cargo transport, along with the
influence of sloshing on the aircraft’s flight dynamics by fluid-structure interaction. This work
has two simulation experiments: one being a comparison with experimental results for a box with
fluid subjected to external accelerations and the other a comparison of aircraft control with and
without the fluid box. In the first one, it was observed that despite some simplifications made
in the model, the pressure values on the wall had similar behaviour to the existing experimental
ones. For the second, an experiment with step input was carried out, and it was possible to
observe the influence of sloshing on the aircraft’s flight dynamics as well as the tilts.
Palavras-chave
Multirotor, FLIP, Fluido dinâmica, Tilt
Citação
TARIFA, Ivan Oliveira. Modelagem Dinâmica e Controle de Aeronaves Multirrotoras com Con-
figuração Tilt Rotor para transporte de lı́quidos. 2022. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.432
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