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Modelação, Simulação e Controlo de um Veleiro com Vela Asa
| dc.contributor.advisor | Silva, Manuel Fernando dos Santos | |
| dc.contributor.author | Miranda, Ana Cláudia Bastos | |
| dc.date.accessioned | 2022-03-07T11:54:03Z | |
| dc.date.available | 2022-03-07T11:54:03Z | |
| dc.date.issued | 2021 | |
| dc.description.abstract | O objetivo desta dissertação é conceber uma vela asa rígida simétrica, de rotação livre com cauda, integrável num veleiro autónomo com um sistema de controlo baseado em Robot Operating System (ROS). O estudo inicial desta dissertação abrangeu: (i) veleiros autónomos com vela rígida e tradicional e as competições de veleiros autónomos existentes, (ii) os diferentes tipos de materiais e componentes eletrónicos empregues nos veleiros autónomos, (iii) seleção do perfil alar e as forças aplicadas na vela asa e (iv) o estudo das ferramentas de simulação existentes. Em seguida, desenhou-se uma vela asa com cauda (ambas com perfil alar EPPLER 479), um sensor anemómetro (que calcula o vento aparente), um sistema de controlo da cauda (que recorre ao ˆangulo de ataque atual e desejado como entradas) e um sistema de controlo de direção (que recorre `a posição atual do veleiro e à posição desejada como entradas). Posteriormente, procedeu-se à simulação da plataforma desenhada no software Autodesk Fusion 360 importada no ambiente de simulação Gazebo. Subsequentemente, foram adicionados diversos plugins ao ambiente de simulação, nomeadamente plugins reutilizados, alterados e desenvolvidos de raiz. O sistema de controlo foi desenvolvido no ambiente ROS recorrendo a um controlador Proportional - Differential (PD) para controlo da cauda e um controlador Proportional (P) para controlo da direção do veleiro. Por fim, foram realizados testes de controlo da vela asa, para validar o controlo via cauda e a propulsão do veleiro, assim como testes de controlo de direção para validar o mecanismo de direção do veleiro. Além disso, foi criado o diagrama polar para o modelo desenvolvido que descreve as características dinâmicas do veleiro. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The goal of this dissertation is to design a symmetrical, free-rotating rigid wing sail with tail, integrable in an autonomous sailboat with a control system based on Robot Operating System (ROS). The initial study of this dissertation covered: (i) autonomous sailing with rigid and traditional sails and the existing autonomous sailing competitions, (ii) the different types of materials and electronic components employed in autonomous sailing ships, (iii) selection of the wing profile and the forces applied to the wing sail, and (iv) the study of existing simulation tools. Then, was designed a wingsail with tail (both with EPPLER 479 wing profile), an anemometer sensor (which calculates the apparent wind), a tail control system (which uses the current and desired angle of attack as inputs) and a steering control system (which uses the current sail position and the desired position as inputs). Later on, we proceeded to simulate the platform designed in Autodesk Fusion 360 imported into the Gazebo simulation environment. Subsequently, several plugins were added to the simulation environment, namely plugins reused, changed and developed from scratch. The control system was developed in the ROS environment using a Proportional - Differential (PD) controller for tail control and a Proportional (P) controller for sailboat direction control. Finally, wing sail control tests were performed to validate the control via the tail and the propulsion of the sailboat, as well as steering control tests to validate the steering mechanism of the sailboat. In addition, the polar diagram for the developed model was created, which describes the dynamic characteristics of the sailboat. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202937186 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/20143 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | pt_PT |
| dc.subject | Veleiro | pt_PT |
| dc.subject | Vela asa rígida | pt_PT |
| dc.subject | Vela asa rígida de rotação livre | pt_PT |
| dc.subject | Sailboat | pt_PT |
| dc.subject | Rigid-wing sail | pt_PT |
| dc.subject | Free-rotating rigid wind sail | pt_PT |
| dc.title | Modelação, Simulação e Controlo de um Veleiro com Vela Asa | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores - Sistemas Autónomos | pt_PT |