ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGA

Y MECNICA.

CARRERA DE INGENIERA MECATRNICA

TTULO:

DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN CUADRICOPTERO A CONTROL REMOTO

PERFIL DEL PROYECTO DE GRADO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE

INGENIERO MECATRNICO.

REALIZADO POR: VERONICA GABRIELA ORTIZ PADILLA

PABLO RAMIRO PULLA ARVALO

REVISADO POR: -

27/09/12 SANGOLQU ECUADOR.

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Sangolqu, 27 de Agosto del 2012 Seor Ing. Francisco Terneus DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERA MECATRONICA Presente. Nosotros, Vernica Gabriela Ortiz Padilla con cdula de ciudadana No 1720990272 e ID L00340619, y Pablo Ramiro Pulla Arvalo con cdula de ciudadana No 1721644605 e ID L00340885 nos dirigimos a usted seor Director para sugerir al Ing. Danny Sotomayor como tutor en el proyecto de grado titulado Diseo y construccin de un cuadricptero a control remoto a fin de que por su digno intermedio se ponga en consideracin del Consejo Directivo de la Carrera , para su respectivo anlisis y resolucin. Atentamente, Vernica Gabriela Ortiz Padilla CI: 1720990272 Pablo Ramiro Pulla Arvalo CI: 1721644605

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INDICE 1. TTULO DEL PROYECTO ..................................................................................................... 2

2. DATOS REFERENCIALES DEL PROYECTO ........................................................................... 2

2.1. FECHA DE PRESENTACIN ......................................................................................... 2

2.2. INSTITUCIN BENEFICIARIA ...................................................................................... 2

2.3. RESPONSABLES DEL PROYECTO ................................................................................. 2

2.4. COLABORADORES PROFESIONALES ........................................................................... 2

2.5. REA DEL TEMA ......................................................................................................... 2

2.6. LOCALIZACIN GEOGRFICA ..................................................................................... 2

2.7. DURACIN DEL PROYECTO ........................................................................................ 2

3. DEFINICIN DEL PROYECTO .............................................................................................. 3

3.1. ANTECEDENTES ......................................................................................................... 3

3.2. MARCO INSTITUCIONAL ............................................................................................ 3

3.3. JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA ............................................................................... 3

3.4. REA DE INFLUENCIA ................................................................................................ 4

3.5. ALCANCE DEL PROYECTO ........................................................................................... 4

3.5.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................................... 4

3.5.2. OBJETIVOS ESPECFICOS .................................................................................... 5

3.5.3. SISTEMA MECNICO .......................................................................................... 5

3.5.4. SISTEMA ELECTRNICO/ELCTRICO .................................................................. 6

3.5.5. SISTEMAS DE CONTROL ..................................................................................... 7

3.5.6. SOFTWARE PARA IMPLEMENTACIN, ANLISIS Y SIMULACIN .................... 10

3.6. METODOLOGA ........................................................................................................ 11

4. BIBLIOGRAFA ................................................................................................................. 12

5. ANEXOS ........................................................................................................................... 12

5.1. PROPUESTA DE INDICE ............................................................................................ 12

5.2. CRONOGRAMA DEL PROYECTO ............................................................................... 14

5.3. PRESUPUESTO REFERENCIAL ................................................................................... 17

5.4. CARTA DE AUSPICIO ................................................................................................ 17

5.5. TERMINOLOGA ....................................................................................................... 17

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1. TTULO DEL PROYECTO

Diseo y construccin de un cuadricoptero a control remoto.

2. DATOS REFERENCIALES DEL PROYECTO

2.1. FECHA DE PRESENTACIN

27 de Septiembre del 2012 2.2. INSTITUCIN BENEFICIARIA

Departamento de Electrica y Electrnica - ESPE 2.3. RESPONSABLES DEL PROYECTO

Vernica Gabriela Ortiz Padilla Pablo Ramiro Pulla Arvalo

2.4. COLABORADORES PROFESIONALES

Ing. Danny Sotomayor

Ing. Diego Arcos, MSc.

Ing. Boris Culqui

2.5. REA DEL TEMA

Diseo Mecnico

Diseo de Elementos de Mquinas.

Mecnica de Fluidos.

Diseo CAD.

Robtica.

Vibraciones.

Diseo Electrnico

Microcontroladores.

Circuitos Digitales.

Telecomunicaciones

Automatizacin Instrumentacin Mecatrnica Control Analgico y Digital.

2.6. LOCALIZACIN GEOGRFICA

ESPE Sangolqu 2.7. DURACIN DEL PROYECTO

Este proyecto tendr un tiempo de duracin de 12 meses.

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3. DEFINICIN DEL PROYECTO

3.1. ANTECEDENTES

Un quadrotor se puede definir como una aeronave que se eleva y se desplaza por el movimiento de cuatro motores colocados en los extremos de una estructura. Normalmente se utiliza el nombre ingls quadrotor aunque tambin existe la traduccin cuadricptero. La aeronave dispone de cuatro motores con sus hlices respectivas, se utiliza la velocidad de los motores para controlar la estabilidad y movimientos del vehculo areo. Una de las caractersticas a destacar es la gran maniobrabilidad que posee este tipo de vehculo. Al disponer de cuatro motores el control es bastante exacto, lo que ayuda a utilizarlo en aplicaciones donde la exactitud de vuelo estacionario sea muy importante. Una aplicacin donde se aprecia esta caracterstica es en la navegacin de interiores y sitios de espacio reducido. Como en el helicptero, estos vehculos disponen de una capacidad de vuelo vertical que los hacen nicos, esta funcin es ventajosa cuando no se quiere tener mucha velocidad horizontal y tener una buena capacidad de vuelo estacionario. 3.2. MARCO INSTITUCIONAL

Departamento de Electrica y Electrnica - ESPE

MISIN

Formar profesionales e investigadores de excelencia, creativos, humanistas, con capacidad de liderazgo, pensamiento crtico y alta conciencia ciudadana; generar, aplicar y difundir el conocimiento y, proporcionar e implantar alternativas de solucin a los problemas de la colectividad en el campo de conocimiento de las ciencias elctrica y electrnica, para promover el desarrollo integral del Ecuador.

VISIN Ser el Departamento lder en educacin e investigacin en electrnica del Ecuador, con alcance internacional y reconocido por indicadores como: excelencia en investigacin y publicaciones, perfil del recurso humano, infraestructura fsica y tecnolgica, y generacin de empresas tecnolgicas de emprendimiento.

3.3. JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA

Un cuadricptero es una aeronave del tipo PVTOL (Planar Vertical Take-Off and Landing), esto significa que puede despegar y aterrizar en forma paralela al plano terrestre, lo cual da una gran ventaja para la navegacin en ambientes interiores o espacios pequeos. Aeronaves de este tipo estn siendo utilizados en una gran cantidad de misiones, que responden a requerimientos de fuerzas armadas, de seguridad, organismos gubernamentales, organizaciones civiles, empresas privadas o universidades. Estas misiones pueden resumirse en las siguientes:

Monitoreo y evaluacin de ataques terroristas

Apoyo en bsquedas y rescates en zonas montaosas

Alerta temprana y control de incendios

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Monitoreo en rutas y caminos

Reconocimiento y patrullaje martimo

Monitoreo y deteccin de sustancias nucleares, bacteriolgicas y qumicas

Estudio de suelos

Exploracin de volcanes

Monitoreo agrcolas y sondeo selvtico

Estudios meteorolgicos

Videos y fotografas areas

Monitoreo de gasoductos y oleoductos

Monitoreo de acueductos

Monitoreo de lneas de tensin

Control de Fronteras

Deteccin de incendios forestales y asistencia en la toma de decisiones

Desde el punto de vista mecnico en un cuadricptero las nicas partes mviles son las hlices, dado que estn acopladas directamente a los ejes de los motores no es necesario implementar ningn tipo de mecanismo de transmisin. Una ventaja interesante del cuadricptero en trminos de simplicidad es la cancelacin de torque total que se obtiene, ya que dos motores giran en una direccin y los otros dos giran en direccin inversa, lo cual permite dejar de lado consideraciones respecto a la estabilizacin del dispositivo en el eje vertical. El costo elevado de este tipo de aeronaves presenta un obstculo para su uso en Ecuador. Con el desarrollo de este proyecto se pretende disear y construir una aeronave con caractersticas similares a las que presentan equipos extranjeros a un menor costo, para lo cual se utilizarn materiales, sensores y controladores con altas prestaciones y que sirvan como prototipo para posteriores investigaciones, desarrollos y mejoras. 3.4. REA DE INFLUENCIA

El proyecto pretende servir como un plataforma para futuras investigaciones y desarrollos en el campo de:

Automatizacin y control

Telecomunicaciones

3.5. ALCANCE DEL PROYECTO

El proyecto tendr como alcance disear y construir un prototipo de cuadricptero controlado remotamente desde tierra para aplicaciones indoor1 y outdoor2 con las siguientes caractersticas:

Altura de vuelo mayor a 5 metros.

Alcance de transmisin mayor a 50 metros.

Autonoma mayor a 10 minutos.

3.5.1. OBJETIVO GENERAL

Disear y construir un prototipo de Aeronave de cuatro rotores o cuadricptero controlado remotamente por un operador en tierra.

1 Indoor: Ambientes internos 2 Outdoor: Ambientes externos

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3.5.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

Analizar el diseo y construccin del sistema mecnico verificando que cumpla con los parmetros de rigidez y ligereza.

Analizar los componentes electrnicos y su consumo de potencia para obtener mximo rendimiento.

Generar un algoritmo de control robusto que proporcione buena estabilidad en vuelo ante perturbaciones.

Realizar la comunicacin inalmbrica ms adecuada para el cuadricptero, tomando en cuenta los parmetros alcance e interferencia.

3.5.3. SISTEMA MECNICO

La parte mecnica de un cuadricptero consta de un bastidor y cuatro hlices dobles:

Hlices Las hlices constituyen los elementos mviles de la aeronave, las mismas que estn estandarizadas; por lo que se seleccionarn de catlogos tomando en cuenta los parmetros:

Dimetro

Paso Algunos de los tamaos de hlice estndar utilizados para cuadricpteros son:

EPP1045: Dimetro 10 y Paso 4.5 es el ms popular es bueno para cuadricpteros de tamao mediano.

EPP0845: Dimetro 8 y Paso 4.5 se utiliza generalmente en cuadricpteros pequeos.

EPP0938: Dimetro 9 y Paso 3.8 se utiliza generalmente en cuadricpteros pequeos.

En general para seleccionar una hlice se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

Cuando se usan motores de altas revoluciones se deben escoger hlices pequeas o medianas.

Cuando se usan motores de bajas revoluciones se deben escoger hlices grandes

Una hlice giratoria rpida (dimetro pequeo y paso pequeo) se utiliza cuando se tiene un motor que funciona a altas RPM (Kv> 1000) y puede proporcionar una buena cantidad de torque.

Una hlice giratoria ms lenta (paso ms largo o ms grande) se utiliza cuando se tiene un motor que logra un menor nmero de revoluciones, pero puede dar ms par motor.

Bastidor Cada parte en el diseo de un cuadricptero trabaja en conjunto. El bastidor es la unin de todas estas partes. El bastidor se puede disear de muchas maneras y con muchos tipos diferentes de materiales. Un diseo ms eficiente conlleva un bastidor

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ms rgido, ligero y que permita reducir al mnimo las vibraciones introducidas por los motores. El bastidor de un cuadricptero que puede ser fabricado mediante aluminio, madera contrachapada, MDF, consta de dos a tres partes que no necesariamente tienen que ser del mismo material:

La parte central donde se encuentran montados los sensores del sistema y la placa electrnica de control.

Cuatro brazos montados en la parte central.

La longitud del brazo vara mucho de acuerdo al diseador. En la terminologa de cuadricpteros se utiliza la abreviatura de distancia de motor a motor, es decir, es la distancia del centro de un motor al centro de otro motor del mismo brazo (o en la misma direccin). La distancia de motor a motor se encuentra relacionada con el dimetro de la hlice, ya que se debe dejar espacio suficiente entre las hlices. Habitualmente los cuadricpteros con hlices EPP1045, que significa un dimetro de hlice de 10 cm tiene una distancia del motor a motor de alrededor de 24 cm, sin embargo es posible que sta sea menor. Otros sistemas con hlices ms pequeas, con un dimetro de 8 cm o menos, tendran una distancia de motor a motor de alrededor de 12cm. , como se observa en la Figura 3.

Figura 1: Distancia de Motor a Motor

Cada aspecto del bastidor se disear y analizar para que cumpla con las caractersticas descritas anteriormente. Adicionalmente se considerar un bastidor que soporte un peso de 200 gr a 500 gr. 3.5.4. SISTEMA ELECTRNICO/ELCTRICO

Entre los dispositivos y sensores electrnicos que servirn para controlar la aeronave estn:

Motores para las 4 hlices.

Giroscopio Electrnico.

Acelermetro.

Microcontrolador.

Mdulos de comunicacin inalmbrica.

Bateras. El sistema ser controlado mediante una comunicacin inalmbrica realizada entre el cuadricptero y un operador en tierra.

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La Unidad de Medicin Inercial (IMU por sus siglas en ingles Inertial Measurement Unit) es el sistema de sensores del cuadricptero y su objetivo principal es calcular la orientacin de los tres ngulos de orientacin de la aeronave: Roll (Permite realizar los movimientos a la izquierda o derecha), Pitch (Es el movimiento que permite el desplazamiento hacia adelante y atrs) y Yaw (movimiento cuando el vehculo gira sobre su eje vertical) ngulos que son necesarios para realizar el control de los cambios de velocidad de un motor. El IMU consta de al menos dos sensores: un acelermetro de 3-ejes y un giroscopio de 3-ejes. Algunas ocasiones el IMU incluye un magnetmetro de 3-ejes que ayuda a mejorar la estabilidad de Yaw. La gravedad es una aceleracin hacia abajo, hacia el centro de la tierra, que hace que todos los objetos se mantengan en la superficie. El acelermetro es en realidad la medida de fuerzas, por lo que la aceleracin de la gravedad hacia abajo tambin puede ser medida por el acelermetro. Una razn por la cual no se utiliza nicamente un acelermetro para calcular la orientacin del cuadricptero es que su funcionamiento presenta mucha inestabilidad. Al trabajar con sistemas que incluyen motores se debe considerar la cantidad de vibraciones que stos producen, por lo que un acelermetro no puede ser utilizado como nico sensor de orientacin. Para solucionar este inconveniente se utiliza un giroscopio que mide la velocidad angular, es decir, la velocidad de rotacin alrededor de los tres ejes del centro de gravedad del cuadricptero. La salida de un giroscopio se da en radianes por segundo o grados por segundo. Con lecturas tanto del acelermetro como del giroscopio, se puede distinguir entre el movimiento/vibracin arriba, abajo, izquierda o derecha o rotacin. Todo este sistema estar alimentado mediante bateras las cuales se encargan de dar la autonoma elctrica al cuadricptero; stas sern escogidas de acuerdo a los rangos de tensin y corriente que necesitarn los dispositivos electrnicos de la aeronave. 3.5.5. SISTEMAS DE CONTROL

Para controlar el cuadricptero es necesario generar cambios en la potencia entregada a cada motor. Para el siguiente anlisis se asume que la plataforma esta volando estable con una potencia de motores PWM (en los cuatro motores). Los cuadricpteros como todo vehculo volador tiene 3 grados de libertad angulares, estos son roll, pitch y yaw.

Figura 2: Grados de Libertad de un cuadricoptero

3.5.5.1. Movimiento de guiada (yaw)

Se refiere al movimiento cuando el vehculo gira sobre su eje vertical. El cuadricptero logra este movimiento al aumentar por igual la potencia de giro

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de los rotores 1 y 3 y disminuir en igual magnitud los motores 2 y 4. Al disminuir esta potencia aumenta el par del motor creando un giro contrario a las hlices que estn rotando con mayor potencia.

Figura 3: Movimiento de yaw

3.5.5.2. Movimiento de inclinacin (pitch)

Es el movimiento que permite el desplazamiento hacia adelante y atrs. El vehculo mantiene la potencia en el rotor 1 que es opuesto al sentido deseado, reduce al mnimo la del rotor 3 y deja los otros dos a potencia media, as la sustentacin del rotor 1 hace que el vehculo se incline a favor del sentido deseado y se desplace.

Figura 4: Movimiento de Pitch

3.5.5.3. Movimiento de bamboleo (roll)

Permite realizar los movimientos a la izquierda o derecha. Usa el mismo principio que el de inclinacin, pero lateralmente. La combinacin de los tres movimientos mencionados son los que hacen maniobrar al cuadricptero libremente. Los movimientos de roll y pitch son giros en torno a los ejes horizontales del cuadricptero. Una inclinacin en cualquiera de estos ejes produce un movimiento lineal en el plano horizontal cuya velocidad depende del ngulo (esto se denomina ngulo de ataque) y la direccin depende de la orientacin del cuadricptero.

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Figura 5: Movimiento de Roll

3.5.5.4. Movimiento Vertical

Se puede hacer ascender, descender o mantener en vuelo estacionario al cuadricptero, haciendo que la fuerza de sustentacin generada por los 4 pares motores-hlices sea mayor que la fuerza peso generada por la atraccin gravitatoria. Este movimiento se logra al variar la potencia de los cuatro motores en igual medida para no modificar los dems grados de libertad. De esta forma la plataforma puede ascender o descender.

Figura 6: Movimiento Vertical

Lo dicho anteriormente es para el caso ideal, donde los cuatro motores tienen exactamente las mismas constantes y giran a las mismas velocidades angulares. En el caso real, esto no es posible, porque siempre existen ciertas variaciones en las fuerzas generadas por los motores, ya sea porque las constantes de los motores son diferentes o las velocidades angulares giran a distintas revoluciones. El diseo de un controlador para el cuadricptero no es un problema trivial debido a varias razones como son el acoplamiento entre las fuerzas y momentos generados por los motores y hlices, el rozamiento con el aire, la fuerza de empuje del viento, etc. Una vez obtenido el modelo matemtico ms prximo al modelo real, se pretende analizar el comportamiento de la aeronave con al menos tres de los siguientes tipos de controladores:

Control Proporcional

Control Integral

Control Derivativo

Control Proporcional Integral

Control Proporcional Derivativo

Control Proporcional Derivativo Integral

Otros

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Nota: Todos los controladores antes mencionados son ampliamente conocidos; en caso de que ninguno cumpla con los requerimientos de control; se investigar otro tipo de controladores ms complejos. Cuando se determine el mejor controlador el mismo deber mantener estable las relaciones de velocidades entre los motores; para lograr que la aeronave cumpla su funcin a pesar de factores externos tales como perturbaciones.

3.5.6. SOFTWARE PARA IMPLEMENTACIN, ANLISIS Y SIMULACIN Mecnico

Software CAD/CAM Electrnico

Software de simulacin de circuitos electrnicos

Software para generacin de PCB (Placas Electrnicas)

Compilador para microcontrolador

Control

Software de Lenguaje de Programacin

Software de Simulacin de Modelos Matemticos

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3.6. METODOLOGA

La metodologa por la cual se regir el proyecto de diseo y construccin del cuadricptero ser la Ingeniera Concurrente, esta metodologa ser aplicado tanto a la parte mecnica, electrnica y a la de control para verificar su funcionalidad y poder regresar al punto del diseo si es que fuera necesario con el objetivo de realizar cambios para obtener resultados ptimos y eficientes y as evitar tener la menor cantidad de fallas en cualquiera de los sistemas.

INGENIERA CONCURRENTE

Diseo Conceptual

Prototipado Virtual

Anlisis y verificacin

Diseo detallado y Generacin de planos

Prototipado rpido Y verificacin

Preparacin de la Fabricacin

Reduccin del tiempo de desarrollo

El equipo de proyecto trabaja en paralelo

Los cambios se propagan ms rpidamente

Incremento de la calidad

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4. BIBLIOGRAFA 1. Ricardo A. Bastianon. (2008). Clculo y Diseo de la Hlice Optima para Turbinas Elicas,

5-48. 2. Ing. Esteban Gonzlez Garca, Ing. Francisco Vigil Sisterna. Experiencias de Diseo,

Construccin y Operacin de UAVs en Argentina, 5-42. 3. Pong-in Pipatpaibul and P. R. Ouyang. (2011, Agosto). Quadrotor UAV Control: Online

Learning Approach. Department of Aerospace Engineering Ryerson University, Toronto, ON Canada. Washington DC, USA.

4. Christian Nadales Real. Espaa 2009. Control de un Quadrotor mediante la plataforma Arduino. Tesis de Ingeniera de Telecomunicaciones, especialidad Sistemas de Telecomunicaciones. Universidad Politcnica de Catalunya.

5. Redolfi Javier Andrs, Henze Agustn. 2011. Quadricptero Autnomo de Arquitectura Abierta QA3, 1-40.

6. Paul Pounds, Robert Mahony, Peter Corke. Modelling and Control of a Quad-Rotor Robot, 1-10.

7. Peter O. Basta. California, USA 2012. Quad Copter Flight. Master of Science in Electrical Engineering.California State University, Northridge.

5. ANEXOS 5.1. PROPUESTA DE INDICE

CAPTULO 1: INTRODUCCIN 1.1. Presentacin 1.2. Definicin del problema 1.3. Justificacin e importancia 1.4. Objetivos 1.4.1. Objetivos generales 1.4.2. Objetivos especficos 1.5. Alcance 1.6. rea de Influencia

CAPTULO 2 DESCRIPCIN GENERAL DEL PROYECTO 2.1. Caractersticas de un cuadricptero 2.2. Descripcin del funcionamiento 2.2.1. Movimiento de guiada (yaw). 2.2.2. Movimiento de inclinacin (pitch). 2.2.3. Movimiento de bamboleo (roll). 2.2.4. Movimiento Vertical. 2.3. Definicin de parmetros dimensionales 2.4. Normas Tcnicas

CAPTULO 3 DISEO MECNICO 3.1. Diseo 3.1.1. Codificacin de partes 3.1.2. Codificacin de conjunto y sub-ensambles 3.1.3. Lista de partes (Excel) 3.2. Calculo de ingeniera 3.2.1. Cargas de diseo (cargas muertas, cargas vivas, de impacto, etc), valores

referencia de FS. 3.2.2. Diagrama de cuerpo libre de conjunto y ensambles

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3.2.3. Clculos 3.2.4. Seleccin de materiales 3.2.5. Tabla resumen esfuerzos mximos y factores de seguridad, comparacin con

factor de referencia 3.2.6. Lista de materia prima por cada parte 3.2.7. Lista de materia prima consolida 3.3. Modelado CAD 3.3.1. Modelo 3D de partes 3.3.2. Modelado de sub-ensambles 3.3.3. Ensamble de conjunto 3.3.4. Planos de conjunto y de detalle 3.4. Ingeniera 3.4.1. Simulacin en elementos finitos 3.4.2. Optimizacin de clculos, mediante: 3.4.3. Esfuerzo mximo 3.4.4. Deformacin mximas 3.4.5. ndice de la estructura 3.5. Tabla de resultados inicial y optimizado 3.6. Fabricacin de cada pieza 3.7. Montaje 3.8. Resultados

CAPTULO 5: DISEO ELECTRNICO 5.1. Especificaciones de diseo 5.2. Clculos de Ingeniera 5.3. Diseo del circuito terico 5.4. Lista de componentes electrnicos 5.5. Diseo practico del circuito 5.6. Simulacin y anlisis del circuito 5.7. Correcciones y mejoras 5.8. Seleccin de componentes electrnicos 5.9. Diseo del PCB 5.10. Pruebas de montaje de los componentes electrnicos 5.11. Fabricacin del PCB 5.12. Montaje de los componentes electrnicos. 5.13. Pruebas y resultados

CAPTULO 6: DISEO DEL SISTEMA DE CONTROL 6.1. Descripcin 6.1.1. Fuerza de Arrastre del Cuerpo 6.1.2. Empuje 6.1.3. Fuerza de arrastre sobre los rotores debido a la velocidad Horizontal 6.1.4. Momento de arrastre sobre el eje de rotacin de los rotores 6.1.5. Momento de Roll generado en los rotores por la velocidad 6.1.6. Fuerza de arrastre en los rotores debido a la velocidad 6.1.7. Empuje Total 6.2. Aproximacin de la Fuerza y el Momento 6.2.1. Fuerza 6.2.2. Momento 6.3. Medicin de los parmetros de la Planta 6.3.1. Empuje de los motores 6.3.2. Identificacin del modelo matemtico de cada motor

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6.3.3. Calculo Aproximado de las constantes 6.4. Controladores 6.4.1. Anlisis de los distintos tipos de controladores 6.4.2. Seleccin de los mtodos de control a utilizar 6.5. Diseo del controlador 6.5.1. Controlador uno 6.5.1.1. Simulacin, Pruebas y Resultados 6.5.2. Controlador dos 6.5.2.1. Simulacin, Pruebas y Resultados 6.5.3. Controlador tres 6.5.3.1. Simulacin, Pruebas y Resultados 6.5.4. Seleccin del mejor controlador

CAPTULO 7: PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Y RESULTADOS 7.1. Pruebas de funcionamiento 7.3. Pruebas de confiabilidad 7.4. Anlisis de resultados

CAPTULO 8: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 8.1. Conclusiones 8.2. Recomendaciones

BIBLIOGRAFA

ANEXOS A.1. Planos de Partes A.2. Plano de Sub-ensambles A.3. Plano de Conjunto A.4. Planos de Construccin A.5. Diagramas Electrnicos A.6. Cdigo de Programacin A.7. Anlisis Econmico

5.2. CRONOGRAMA DEL PROYECTO

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ACTIVIDADES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

1 Planificacin de

Actividades

Investigacin

Descripcin General del Proyecto

2 Diseo Mecnico

Clculo de Ingeniera

Cargas de diseo

Diagrama de cuerpo libre de conjunto y ensambles

Clculos

Seleccin de Materiales

Tabla resumen esfuerzos mximos y factores de seguridad, comparacin con factor de referencia

Lista de materia prima por cada parte

Lista de materia prima consolidada

Modelo 3D de partes

Modelado de sub-ensambles

Ensamble de conjunto

Planos de conjunto y de detalle

Especificaciones tcnicas

Simulacin en elementos finitos

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Optimizacin de clculos

Esfuerzo y deformacin mxima

Tabla de resultados

3 Fabricacin

Fabricacin de cada pieza

Montaje

Resultados

4 Diseo Electrnico

Seleccin de elementos electrnicos

Clculos de ingeniera

Diseo del driver electrnico

Simulacin y anlisis del diseo

Resultados

5 Fabricacin

Elaboracin Placa Electrnica

Montaje y Anlisis de Resultados

6 Diseo del Sistema de Control

Identificacin del modelo matemtico de cada motor

Anlisis de posibles controles

Seleccin de mtodos de control

Simulacin y anlisis

Programacin del microcontrolador

7 Pruebas de Funcionamiento

Pruebas de funcionamiento

Pruebas de velocidad de proceso

Pruebas de confiabilidad

Anlisis de resultados

8 Evaluacin Econmica

Anlisis Econmico

9 Presentacin del informe

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5.3. PRESUPUESTO REFERENCIAL

Tabla 1: Costos

Elemento Cantidad Precio Total

Motor Elctrico 4 70 280

Speed Control 1 100 100

Pilas Lipo 14.8V 1 80 80

Hlices 4 6 24

Mdulos de Comunicacin 1 100 100

TOTAL 584

5.4. CARTA DE AUSPICIO

ANEXO

5.5. TERMINOLOGA UAV El UAV es un vehculo areo no tripulado. A diferencia de la conduccin por carretera, en el aire es completamente viable automatizar el control, las ventajas de un vehculo sin piloto humano son evidentes: gran flexibilidad en cuanto a dimensiones de la aeronave, capacidad de asumir riesgos que con un piloto humano serian inasumibles y consecuentemente reduccin drstica de los costes. Bastidor Es la armazn que sirve para fijar y relacionar entre s los distintos rganos y grupos mecnicos del dispositivo. Adems, el bastidor debe asegurar que la posicin relativa de unos rganos respecto a otros permanezca fija o vare dentro de posiciones prestablecidas para su correcto funcionamiento.

Giroscopio El girscopo, o tambin llamado giroscopio, es un cuerpo en rotacin que presenta dos propiedades fundamentales: la inercia giroscpica o rigidez en el espacio y la precesin, que es la inclinacin del eje en ngulo recto ante cualquier fuerza que tienda a cambiar el plano de rotacin. Estas propiedades son inherentes a todos los cuerpos en rotacin, incluida la Tierra.

Acelermetro Un acelermetro como se intuye por su nombre es un instrumento para medir la aceleracin de un objeto al que va unido, lo hace midiendo respecto de una masa inercial interna.

Hlice Conjunto de dos o ms palas de forma helicoidal, que acopladas al eje , gira en el sentido de l , produciendo una fuerza de reaccin.

Paso de hlice / Pitch El paso de pala o Pitch en los helicpteros RC es el ngulo de las aspas. Es decir, es el ngulo de ataque de las palas contra el aire.