Modelado, simulación y control de un quadrotor con el firmware Arducopter

Abstract

El objetivo final del proyecto es obtener un entorno de simulación de alta fidelidad en el cual se pueda estudiar la influencia de los parámetros del control del sistema sin riesgo de caída de la aeronave. Para ello, en primer lugar, se realizará un modelado dinámico de un tipo concreto de quadrotor, que simulará el movimiento real que realiza el vehículo y devolverá los datos que aportarían los sensores. A continuación, se modelará el piloto automático de código abierto ArduCopter. Para ello se estudiará el código del firmware escrito en C++ y se replicarán los lazos de control en Simulink, entorno que nos dará gran flexibilidad. El controlador consiste en una serie de PIDs en cascada que comandan posición y orientación. Finalmente se realizará la validación del modelo desarrollado y se realizará una caracterización de la aeronave.

The final objective of the project is to obtain a high-fidelity simulation environment in which the influence of the control parameters of the system can be studied without the risk of the aircraft falling. To do this, firstly, a dynamic modelling of a specific type of quadrotor will be carried out, which will simulate the real movement of the vehicle and return the data provided by the sensors. Next, the open source ArduCopter autopilot will be modelled. To do this, the firmware code written in C++ will be studied and the control loops will be replicated in Simulink, an environment that will give us great flexibility. The controller consists of a series of cascaded PIDs that command position and orientation. Finally, the developed model will be validated and a characterisation of the aircraft will be carried out.