Hybrid drone: modelling and simulations

Abstract

Este trabalho apresenta o problema de modelagem e simulação de uma estrutura nova de drone híbrido que utiliza cilindros rotativos como asas, gerando força de sustentação através do efeito Magnus -- também explicado neste trabalho. A seguir, foca no desenvolvimento desses modelos com diferentes ferramentas e em dois ambientes diferentes, Simulink e o simulador Gazebo associado ao ROS. Além disso, também propõe uma abordagem para lidar com a questão de geração de trajetória para aeronaves autônomas utilizando suas restrições físicas como parâmetros. Então, apresenta os resultados de testes de laboratório em um túnel de vento, e analisa os dados a fim de fornecer modelos para variáveis importantes do sistema composto pelo drone híbrido. Ao final, conclui com uma revisão sobre as contribuições do trabalho, além de propor próximos passos para o desenvolvimento do trabalho no assunto.

This work presents the problem of modelling and simulating a novel structure of hybrid drone, that uses rotating cylinders as wings, generating lift through the Magnus effect -- also explored in this thesis. Then, it focuses on the development of such models with different tools in two distinct environments, Simulink and Gazebo simulator attached to ROS. It also proposes an approach to deal with the trajectory generation issue for autonomous aircrafts using their physical constraints as parameters. Next, it shows results of laboratory tests in a wind tunnel, and analyzes the data in order to provide models for important variables of the hybrid drone system. At last, the document is concluded with an overview of the contributions along with proposed future work in the field.