Controle Não Linear Incremental de Quadrimotores: Análise de Sensibilidade e Validação Experimental no Rastreamento de Atitude e Trajetória
Nome: FABRÍCIO CUSTODIO JACINTO
Data de publicação: 30/03/2026
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| JOSE LEANDRO FELIX SALLES | Examinador Interno |
| JOSÉ REGINALDO HUGHES CARVALHO | Examinador Externo |
| RAFAEL DE ANGELIS CORDEIRO | Presidente |
Resumo: Esta dissertação apresenta o desenvolvimento e a avaliação de estratégias de controle não linear incremental
para o rastreamento de atitude e trajetória de microquadrirrotores. Devido aos baixos parâmetros inerciais
dessas plataformas, controladores clássicos frequentemente apresentam dificuldades de estabilização sob
perturbações externas ou durante voos agressivos. Para superar essas limitações, o trabalho aplica e compara
as técnicas de Inversão Dinâmica Não Linear Incremental em Cascata (C-INDI), Backstepping Incremental
(IBKS) e a Inversão Dinâmica Não Linear clássica e incremental (NDI/INDI). A utilização dessas abordagens
tem como objetivo contornar a necessidade de modelos matemáticos exatos, lidando de forma robusta com as
incertezas dinâmicas do sistema.
Experimentos práticos foram realizados e divididos em duas etapas principais. Inicialmente, com foco no
controle de atitude, os controladores C-INDI e IBKS foram embarcados no microquadrirrotor Bitcraze Crazyflie
2.1. Os cenários de teste em voo envolveram a submissão da aeronave a distúrbios eólicos severos e a execução
de manobras agressivas. Em um segundo momento, as estratégias NDI e INDI foram implementadas na
plataforma Parrot Bebop 2 para o rastreamento de trajetórias, etapa na qual também foi conduzida uma
análise de sensibilidade paramétrica para avaliar o impacto das incertezas no desempenho das estratégias.
Os resultados demonstram que as técnicas propostas permitem aos drones sustentar o voo de forma eficiente
em condições adversas. Nos testes de atitude, ambas as estratégias incrementais adaptaram-se rapidamente
às perturbações contínuas, com o controlador IBKS obtendo uma resposta dinâmica ligeiramente mais
rápida. Na etapa de rastreamento de trajetória, a análise de sensibilidade evidenciou que a estratégia INDI
é significativamente mais robusta a incertezas de modelagem em comparação à sua versão não incremental.
No entanto, observou-se que o desempenho das técnicas incrementais é fortemente dependente da qualidade
dos sensores e sensível ao ruído das medições. Essa característica ressalta a necessidade de aprimoramentos
nos algoritmos de filtragem e estimação de estados, indicando direções para trabalhos futuros focados em
melhorar a confiabilidade e a segurança da navegação autônoma.
