IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROLADOR DIFUSO EN FPGA PARA UN VEHÍCULO AÉREO NO TRIUPADO (QUADCOPTER)

Abstract

Esta tesis presenta el diseño e implementación de un controlador en lógica difusa en una FPGA para el control de la posición angular de un vehículo aéreo no tripulado (quadcopter). En este trabajo se presenta el diseño de una arquitectura creada en función para controlar los movimientos de roll ( del quadcopter. Dicho control para cada eje se lleva acabo con lógica difusa y la corrección en cada eje se hace paralelamente. Una de las aportaciones de este trabajo es dejar una arquitectura base la cual en trabajos futuros la parte del controlador difuso pueda ser sustituida por otra técnica de control diferente. Tomando como base las demás entidades para la comunicación con los sensores, el procesamiento de esta información para obtener los ángulos de cada eje, el control PWM de los motores entre otros. Esta misma arquitectura permite la rápida implementación de un hardware in the loop desde Matlab u otra aplicación. Nuevamente el módulo del control es sustituido por una aplicación desde la computadora, dando la flexibilidad para aplicar resultados obtenidos en una simulación a pruebas en campo hechas desde la computadora, a un entorno físico real. La primera parte del control es realizado desde Matlab como hardware in the loop con una frecuencia de corrección menor que la alcanzada por la FPGA. Se presentan los beneficios en flexibilidad para hacer cambios en el controlador buscando el mejor comportamiento del quadcopter en pruebas de campo. El hardware in the loop permite realizar pruebas en tiempo real del controlador implementado en hardware sin la necesidad de tener la planta que controla físicamente. Dado que ésta está modelada en MatLab (simulink), y de esta forma se valida el controlador. Es una prueba más real, porque se verifica la implementación en la FPGA. Si bien en algunos casos no es tan rápida, la podemos consuderar como una técnica de test muy interesante cuando los controladores que se diseñan forman parte de bloques de control de equipos o sistemas físicos muy complejos y grandes que no se pueden replicar en los laboratorios de diseño. La segunda parte presenta la implementación de todo el controlador embebidos en la FPGA permitiendo alcanzar mayores frecuencias de corrección y trayendo beneficios en la estabilidad del quadcopter y nuevamente liberando la parte de software para nuevas tareas