Studio e Sviluppo di Simulatori per Droni

This thesis deals with modeling and control of Unmanned Aerial Vehicles, or UAVs. A mathematical model will be introduced to simulate a quadcopter; on it will be developed a controller, which, according to the parameters entered in the model, will be able to manage aircrafts of different sizes and weights. Once completed, the mathematical model will be set to represent a physical drone, and the goal will be to load the controller on the board that controls this drone. The mathematical model has been developed through a set of equations describing the forces (propeller thrust, weight force) and moments acting on the quadcopter. The controller used is based on multiple PID controllers; its purpose is to let perform, according to the orders that arrive from a user (or from a computer), certain movements to the drone, which will have to tilt following the commands given (angles of roll, pitch and yaw). In order to verify the effectiveness of the controller, simulations have been made, thus being able to ascertain that the aircraft had the desired behavior.

Questa tesi tratta di modellazione e controllo di Aeromobili a Pilotaggio Remoto, o APR (anche noti come Unmanned Aerial Vehicles, UAV). Verrà introdotto un modello matematico che simulerà un quadricottero; su di esso verrà sviluppato un controllore, che in base ai parametri inseriti nel modello, sarà in grado di gestire velivoli di diverse dimensioni e pesi. Una volta ultimato, il modello matematico sarà settato in modo da rappresentare un drone fisico, e lo scopo ultimo sarà quello di caricare il controllore, funzionante in simulazione, sulla scheda che controlla tale drone. Il modello matematico è stato sviluppato attraverso un insieme di equazioni che descrivono le forze (spinta delle eliche, forza peso) e i momenti agenti sul quadricottero. Il controllore utilizzato si basa su controllori multipli PID; il suo scopo è far eseguire, in base agli ordini che arrivano dall'utente (o da un computer), determinati spostamenti al drone, che dovrà inclinarsi seguendo i comandi impartiti (angoli di rollio, beccheggio e imbardata). Per vericare l'efficacia del controllore, sono state fatte delle simulazioni, potendosi in tal modo accertare che il velivolo avesse effettivamente il comportamento desiderato.