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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/38190
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Title: Estudo de um sistema de controle de altitude para plataforma estratosférica
Authors: Honda, Yago Henrique Melo
Orientador(es):: Borges, Renato Alves
Assunto:: Sistemas de controle
Balões meteorológicos
LAICAnSat
Controlador proporcional integral derivativo
Flutuação com balões
Voo atmosférico
Citation: HONDA, Yago Henrique Melo. Estudo de um sistema de controle de altitude para plataforma estratosférica. 2019., 94 f., il. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Abstract: Os balões meteorológicos de voo para alta altitude são instrumentos usados há décadas para a investigação climática e a identificação dos parâmetros da atmosfera como pressão, temperatura, densidade do ar, intensidade do vento entre outros. Nos últimos anos, com o barateamento e a miniaturização dos sistemas eletrônicos, as plataformas de balões começaram a ganhar maior atenção no campo de engenharia pelo mundo todo. Os balões atmosféricos se tornaram uma forma barata de realizar missões de sensoriamento remoto, de telecomunicações e até de vigilância militar. Este trabalho surge na linha de pesquisa do projeto LAICAnSat desenvolvido na Universidade de Brasília. O projeto LAICAnSat é uma iniciativa que une estudantes de diversas áreas como a engenharia aeroespacial, mecatrônica, elétrica e produção, com o objetivo de desenvolver um plataforma modular de baixo custo para realização de experimentos e serviços em baixa e alta altitude utilizando o padrão Cubesat. A linha de pesquisa adotada consiste no desenvolvimento de uma plataforma modular capaz de realizar flutuações em alta altitude através da atuação de uma válvula capaz de liberar gás de um balão de látex de forma automatizada. Através deste dispositivo, é possível realizar manobras para pousos rápidos e ter uma capacidade de pousar em áreas de fácil acesso. Com o objetivo de entender o comportamento dos balões durante um voo estratosférico, os fundamentos matemáticos relacionados com o movimento de um balão de látex foram apresentados e um modelo matemático desenvolvido. Foram realizadas simulações com o modelo descrito e comparações com dados reais de missão foram feitas. A construção de uma válvula utilizando técnicas baratas de prototipagem rápida com PLA foi realizada e um teste de campo foi conduzido. Um sistema de controle utilizando um controlador proporcional integral derivativo foi implementado em simulação em conjunto com uma estratégia de controle e vários cenários de simulação foram apresentados e discutidos.
Abstract: High altitude flight balloons are instruments used for decades for climate research and the identification of atmospheric parameters such as pressure, temperature, air density, wind intensity and others. In recent years, with the price drop and miniaturization of electronic systems, balloon platforms have begun to gain greater attention in the engineering field around the world. Atmospheric balloons have become an inexpensive way to perform remote sensing, telecommunication, and even military surveillance missions. This work comes from the research of the LAICAnSat project developed at the University of Brasilia. The LAICAnSat project is an initiative that brings together students from many areas such as aerospace, mechatronics, electrical and production engineering, with the goal of developing a low cost modular platform for conducting low and high altitude experiments and services using Cubesat design. The research plan is the development of a modular platform capable of performing high altitude fluctuations through the actuation of a automated valve that releases gas from a latex balloon. Through this device it is possible to perform quick landing maneuvers and have an ability to land in accessible areas. In order to understand the behavior of balloons during a stratospheric flight, the mathematical equations related to the movement of a latex balloon were presented and a mathematical model developed. Simulations were performed with the described model and comparisons with real mission data were made. The construction of a valve using inexpensive PLA rapid prototyping techniques was performed and a field test was conducted. A control system using a derivative integral proportional controller was implemented in simulation in conjunction with a control strategy and various simulation scenarios were presented and discussed.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2019.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Appears in Collections:ENE - Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações)

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