Construindo um quadricóptero com o microcontrolador ATMEGA328-PB

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dc.contributor.advisor1Melo, Fernando Ferreira de
dc.contributor.referee1Melo, Fernando Ferreira de
dc.contributor.referee1Nerys, Jose Wilson Lima
dc.contributor.referee1Alves, Rubens Antônio
dc.creatorSilva, Glauco Buarque da
dc.date.accessioned2019-03-25T12:41:03Z
dc.date.available2019-03-25T12:41:03Z
dc.date.issued2018-12-17
dc.description.abstractThe present work demonstrates the construction of a quadcopter (air vehicle quad motor), from its physical construction to its implantation by software. It is a strapdown system because its sensors are strapped to the structure, removing the need for some calibrations and increasing its reliability by reducing moving parts. It comes from a negative feedback and through an inertial sensor (containing 3x accelerometers, 3x gyroscopes, 3x magnetometers, in an exclusive board) the control stabilization software was developed using a discrete PID control technique, with addition of a mechanism for displacement. The algorithm used to solve electrical noise problem (read in sensors) is Digital IIR 2nd order bi-quad low-pass filter, and 'Filter Madgwick-Mahony', which uses 'quaternions' to further calculate Euclidean angles: pitch, roll and yaw. Was also performed the Fourier analysis of frequency spectrum to set up the filter cut-off frequency. The use of an ATMEGA328-PB AVR 8-bit microcontroller has processing capability limitations and was necessary to use some optimizations and approximations. Its CPU does not have a FPU (floatingpoint unit) to deal with floating point calculations (they are emulated by software, the compiler AVR-GCC does it automatically). The IDE used to develop the microcontroller firmware was “Atmel Studio 7.0”. Telemetry and control software was developed on C# (C Sharp) in “Microsoft Visual Studio 2017”, for purposes of monitoring, measurement and simulation (filter response).pt_BR
dc.description.resumoO presente trabalho demonstra a construção de um quadricóptero (veículo aéreo quadrimotor), sua construção física e implementações para software. É um sistema solidário (strapdown) pois seus sensores estão fixados na estrutura, reduzindo a necessidade de algumas calibrações e melhorando a confiabilidade, já que reduz o número de partes móveis. Proveniente de uma realimentação negativa, e através de um módulo IMU (3x acelerômetros, 3x giroscópios,3x magnetômetros) o software (firmware) para controle da estabilização foi desenvolvido utilizando a técnica do controle discreto PID, com adição de um mecanismo para deslocamentodo mesmo. Os algoritmos utilizados para contornar o problema do ruído elétrico (lido nos sensores) devido a característica físicas e mecânicas da estrutura, é um filtro digital (IIR) passabaixos de segunda ordem biquadrático, e “Filtro Madgwick-Mahony” onde este faz uso dos ‘quatérnios’ como variável de estado e fusão dos dados sensoriais para posteriormente calcular os ângulos euclidianos: arfagem, rolagem e guinada (pitch, roll, yaw). Também foi realizado a análise de Fourier para detectar o limiar do filtro passa-baixos digital. Devido ao projeto utilizar o microcontrolador de 8-bits AVR ATMEGA328-PB, fez-se necessário algumas otimizações e aproximações, devido ao limitado poder de processamento. Sua CPU não possui FPU (floating point unit) para lidar com cálculos de ponto flutuante (são emulados por software, o compilador AVR-GCC faz automaticamente). A IDE usada para desenvolvimento do software do microcontrolador foi o “Atmel Studio 7.0”. O software de telemetria e comando foi implementado em C# (C Sharp) no “Microsoft Visual Studio 2017”, para fins de monitoramento,medição e simulação (do filtro).pt_BR
dc.identifier.citationSILVA, Glauco Buarque da. Construindo um quadricóptero com o microcontrolador ATMEGA328-PB. 2018. 93 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia Elétrica Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2018.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/handle/ri/17242
dc.language.isoporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.courseEngenharia Elétrica (RG)pt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectDronept_BR
dc.subjectQuadricópteropt_BR
dc.subjectFiltro mahonypt_BR
dc.subjectFiltro digital IIRpt_BR
dc.subjectControlador PIDpt_BR
dc.subjectAVRpt_BR
dc.subjectQuadcopterpt_BR
dc.subjectMahony filterpt_BR
dc.subjectDigital IIR filterpt_BR
dc.subjectPID controllerpt_BR
dc.titleConstruindo um quadricóptero com o microcontrolador ATMEGA328-PBpt_BR
dc.title.alternativeBuilding a quadcopter with ATMEGA328-PB microcontrollerpt_BR
dc.typeTCCpt_BR

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