2013-FelipedePaulaLima-tcc

Prévia do material em texto

TRABALHO DE GRADUAÇÃO 
 
IMPLEMENTAÇÃO DE CONTROLE DE ROLAGEM E 
ARFAGEM COM REALIMENTAÇÃO VISUAL 
APLICADO A UM QUADRIRROTOR COMERCIAL 
 
Por, 
Felipe de Paula Lima 
 
 
Brasília, Abril de 2013 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA 
Faculdade de Tecnologia 
Curso de Graduação em Engenharia de Controle e Automação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRABALHO DE GRADUAÇÃO 
 
 
IMPLEMENTAÇÃO DE CONTROLE DE ROLAGEM E 
ARFAGEM COM REALIMENTAÇÃO VISUAL 
APLICADO A UM QUADRIRROTOR COMERCIAL 
 
 
Por, 
 
Felipe de Paula Lima 
 
 
Relatório submetido como requisito parcial para obtenção 
do grau de Engenheiro de Controle e Automação 
 
 
 
Banca Examinadora 
Prof. Jones Yudi Mori Alves da Silva, UnB/ENM 
(Orientador) 
 
Prof. Henrique Cezar Ferreira, UnB/ENE 
(Examinador Interno) 
 
Prof. Gerardo Antonio Idrobo Pizo, UnB/ FGA 
(Examinador Interno) 
 
 
 
 
 
 
 
Brasília, Abril de 2013 
 
 
 
 
 
 
FICHA CATALOGRÁFICA 
FELIPE, LIMA 
Implementação de controle de rolagem e arfagem com realimentação visual aplicado a um 
quadrirrotor comercial, 
[Distrito Federal] 2013. 
viii, 91p., 297 mm (FT/UnB, Engenheiro, Controle e Automação, Ano). Trabalho de 
Graduação – Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia. 
1.Quadrirrotor 2.Controle 
3.Visão 4.Câmera 
 
I. Mecatrônica/FT/UnB II. Título (série) 
 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
 LIMA, F, (2012). Implementação de controle de rolagem e arfagem com 
realimentação visual aplicado a um quadrirrotor comercial. Trabalho de Graduação em 
Engenharia de Controle e Automação, Publicação FT.TG-nº 14, Faculdade de Tecnologia, 
Universidade de Brasília, Brasília, DF, 91p. 
 
CESSÃO DE DIREITOS 
AUTOR: Felipe de Paula Lima. 
 TÍTULO DO TRABALHO DE GRADUAÇÃO: Implementação de controle de rolagem 
e arfagem com realimentação visual aplicado a um quadrirrotor comercial. 
 
GRAU: Engenheiro ANO: 2013 
 
É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias deste Trabalho de 
Graduação e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e 
científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desse Trabalho 
de Graduação pode ser reproduzida sem autorização por escrito do autor. 
 
 
____________________________ 
Felipe de Paula Lima 
Quadra 17 conjunto C casa 07 – Sobradinho - DF. 
73045-173 Brasília – DF – Brasil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vi 
 
 
 
1 
 
 
2 
 
 
 
3 
 
 
 
4 
 
 
 
5 
 
 
6 
 
 
7 
 
8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
10 
 
 
 
 
 + 
 
 
 
 
11 
 
 
 
 
12 
 
’ 
 
13 
 
 
14 
 
 
 
 
15 
 
 
16 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
18 
 
 
 
19 
 
 g_autopilot
TRUE
TRUE
20 
 
agent
autopylot_action
agent_comm_act
agent_comm_init agent_comm_close
TRUE FALSE
 
21 
 
22 
 
agent_comm_act
 
’
 
 
’
 
 
’ ’
 
23 
 
 
24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
 
26 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
28 
 
 
 
29 
 
[
 
 
 
] [
 ⁄
 ⁄
 
]
[
 
 
 
] [
 
 
 
] [
 
 
 
 
]
 
30 
 
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
] [
 
 
 
] [
 
 
 
 
]
 [
 
 
 
]
 
 
31 
 
 
 
 [
∑ 
 ∑ 
∑ ∑ 
 ]
 
 [
 
 
]
32 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
 
34 
 
 
 
35 
 
 
 
 
 
36 
 
 
 
37 
 
 
 
38 
 
 
39 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ⁄
 
 
 ⁄
 
y = 0,0494x - 0,0557 
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
35 45 55 65 75 85
R
e
la
çã
o
 (
m
m
/p
ix
e
l)
 
Altura (cm) 
Relação
Aprox. Linear
40 
 
 
 ⁄
 
 
y = 0,0049x + 0,0924 
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
350 450 550 650 750 850
R
e
la
çã
o
 (
m
m
/p
ix
e
l)
 
Valor do Sensor Ultrassônico 
Relação
Aprox. Linear
 
41 
 
42 
 
cvCalcOpticalFlowLK
cvCalcOpticalFlowPyrLK
cvCalcOpticalFlowFarneback
cvCalcOpticalFLowHS
cvCalcOpticalFlowBM
 
43 
 
44 
 
 
45 
 
46 
 
 
 
 
47 
 
 
 
 
cvGoodFeaturesToTrack
cvGoodFeaturesToTrack
48 
 
 
 
 
49 
 
 
 
 
 
 [ ] [ ] 
50 
 
 
 
[
 
 
] [
 ̇
 ̇
] [
 
 
] [ 
 
 
]
 
 
 
 ̇ 
 
 
 [
 
 
] 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ]
 
 
 
 
 
 
51 
 
 [
 
 
 
 
] 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ]
 
 
 
 
 
 [ ] [ ] 
 
 
 [
 
 
 
] [
 
 
 
 
] [
 
 [
 
 
 
]
 
] 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ]
 
 
 
 
 
 
 
 
52 
 
 [ ∑ (
 
 (
 
 
 
)
) 
 
 
]
 [
 
 [
 
 
 
]
] 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ]
 
 
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ]
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ]
 
 
 
 
 
 
 ̇ 
 
 ̇ 
 
 
 
53 
 
{
 
 
 
 
 
 
 
 
 ̇ 
 ̇ 
 ̇ 
 
 
 ̇ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ̇ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ̇ 
 
 
 
 
 
{
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 [
 
 
 
]
54 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ̈
 
 
 ̈
 
 
55 
 
 
 
 
 
 
 
 
 [ ] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
56 
 
 
 
 
 
 
 [ 
 
 
]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
57 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
58 
 
 
 
 
 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 5 10 15 20
V
e
lo
ci
d
ad
e
 (
m
/s
) 
𝜑REF(graus) 
Curva de resposta
Aprox. Polinomial
 
59 
 
 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,5 1 1,5 2 2,5
𝜑
R
EF
(g
ra
u
s)
 
 
Velocidade (m/s) 
Curva de resposta
Aprox. Polinomial
60 
 
 
 
 
 
 
 
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
𝜑
 (g
ra
u
s)
 
Tempo (s) 
 
61 
 
 
 
 
 
 
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 1 2 3 4
𝜑
 (g
ra
u
s)
 
Tempo (s) 
1
2
3
𝜑 Ref 
-2
0
2
4
6
8
10
12
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
𝜑
 (g
ra
u
s)
 
Tempo (s) 
62 
 
 
 
-2
0
2
4
6
8
10
12
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
𝜑
 (
gr
au
s)
 
Tempo (s) 
1
2
3
𝜑 Ref 
-2
0
2
4
6
8
10
12
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
 𝜑
 (
gr
au
s)
 
Tempo (s) 
 
63 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
𝜑
 (
gr
au
s)
 
Tempo (s) 
1
2
3
φ Ref 
64 
 
 
 
 
 
 
 
√ 
 
 ( ) 
 
 
 
 √ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
65 
 
 
 
 
 
√ ( )66 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
67 
 
68 
 
 
 
 
 
 
 
 
69 
 
 
 
 
 
 √ 
 
 
 √ 
 
 
 
 
 
70 
 
 
71 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
 
72 
 
 
 
73 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
74 
 
 [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
 
75 
 
 
 
 
76 
 
 
77 
 
 
78 
 
 
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
𝜑
 (g
ra
u
s)
 
Tempo (s) 
 
79 
 
 
 
 
 
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
𝜑
 (g
ra
u
s)
 
Tempo (s) 
80 
 
 
 
 
 
 
 
-4
-2
0
2
4
6
8
10
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
𝜑
 (g
ra
u
s)
 
Tempo (s) 
0
2
4
6
8
10
0 1 2 3 4
 
81 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
2
4
6
8
10
0 1 2 3
0
2
4
6
8
10
0 1 2 3
82 
 
 
 
83 
 
84 
 
 
 
 
 
 
85 
 
http://www.ohiosci.org/
http://www.pilotopolicial.com.br/author/rafael/
86 
 
 
87 
 
88 
 
 
89 
 
90 
 
 
 
 
 
o 
o 
o 
 
 
 
91 
 
 
 
 
