Construcción de prácticas de laboratorio bajo la iniciativa CDIO a partir de la implementación de las técnicas de control PID y LQR en un minidrone parrot rolling spider para la universidad Antonio Nariño.

In this work, two laboratory guides are developed focused on control strategies such as the Proportional Integral Derivative (PID) and the Quadratic Linear Regulator (known in its acronym in English as LQR), so that the student of the Antonio Nariño University together with the designated teacher fo...

Full description

Autores:: Cardozo Cardozo, Paula Andrea
Conde Cárdenas, Juan Sebastián

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2020

Institución:: Universidad Antonio Nariño

Repositorio:: Repositorio UAN

Idioma:: spa

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description	In this work, two laboratory guides are developed focused on control strategies such as the Proportional Integral Derivative (PID) and the Quadratic Linear Regulator (known in its acronym in English as LQR), so that the student of the Antonio Nariño University together with the designated teacher for the control and control theory II courses; Master the concepts associated with the aforementioned controllers by applying them to the height variable of a Drone specifically in the MiniDrone Parrot Rolling Spider, with the different techniques involved in these controls. Additionally, the two aforementioned control systems are developed and presented in a simulated way, to provide solutions to each laboratory practice independently, so that the student has tools to consolidate knowledge in the area and that may be useful for your work. Said simulations were carried out in Matlab software, specifically in the Simulink program, since there are different Toolboxes such as the Simulink Support Package for Parrot Minidrones, which, employing block programming, facilitates their understanding and realization. It should be noted that laboratory practices are established under a learning modality based on the CDIO methodology, so that they constitute a design and implementation experience.
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Goméz, Christian David ; Mora, L. C. (2018). Diseño e implementación de un helicóptero de 2 grados de libertad con control PID para la Universidad Antonio Nariño seccional Neiva. Hua, M. D., Hamel, T., Morin, P., & Samson, C. (2009). A control approach for thrustpropelled underactuated vehicles and its application to VTOL drones. IEEE Transactions on Automatic Control, 54(8), 1837–1853. https://doi.org/10.1109/TAC.2009.2024569 Huera Paredes, J. V., & Vinicio, J. (2017). Sistema Aéreo de drones para mejorar el levantamiento topográfico de los predios de la ciudad de Tulcán. Johnson, M. A., & Moradi, M. H. (n.d.). New Identification and Design Methods. Retrieved March 26, 2020, from http://www.mathworks.com/ Karaman, S., & Riether, F. (2016). Getting started with MIT’s Rolling Spider MATLAB Toolbox An MIT take-home lab for 16.30 Feedback Control Systems. https://github.com/Parrot-Developers/RollingSpiderEdu Miehlbradt, J., Cherpillod, A., Mintchev, S., Coscia, M., Artoni, F., Floreano, D., & Micera, S. (2018). Data-driven body–machine interface for the accurate control of drones. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(31). Minin, M., Kriushova, A., & Muratova, E. (2015). Assessment of the CDIO syllabus learning outcomes: From theory to practice. 2015 International Conference on Interactive Collaborative Learning (ICL), 689–694. https://doi.org/10.1109/ICL.2015.7318110 Muhammad, A., Sanusi, S. N. A., Muhamad, S. H. A., Sayed Jamaludin, S. I., Shah Buddin, M. M. H., Sukor, M. Z., Idris, S. A., Ab Aziz, N. S., & Ismail, M. I. (2018). CDIO Implementation in Separation Processes Course for Chemical Engineering. 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Volumen I : Sistemas de Tiempo Continuo . Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey , México 2012 . January 2011. Restrepo, G., & Lopera, M. A. (n.d.). CDIO: Una gran estrategia de formación en ingeniería. Rozo Nader, J. (n.d.). IMPLEMENTACIÓN DE METODOLOGÍA CDIO EN LAS ASIGNATURAS DE INGENIERÍA DEL SOFTWARE DE LA UNIVERSIDAD LIBRE SECCIONAL BARRANQUILLA. Retrieved July 16, 2020, from https://acofipapers.org/index.php/ei/2014/paper/viewFile/654/243 Gallagher, J., & Goodwine, B. (n.d.). CDIO-ORIENTED INVERTED PENDULUM CONTROL PROJECT FOR UNDERGRADUATE ENGINEERING STUDENTS.
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Dynamic Modeling and Altitude Control of Parrot Rolling Spider using LQR. 2019 2nd International Conference on Intelligent Computing, Instrumentation and Control Technologies, ICICICT 2019, 1377–1381. https://doi.org/10.1109/ICICICT46008.2019.8993150 CIRCULAR REGLAMENTARIA N° 002 REQUISITOS GENERALES DE AERONAVEGABILIDAD Y OPERACIONES PARA RPAS (Numeral 4.25.8.2) Principio de Procedencia 5100-082 Versión: 01 Fecha: 27/07/2015 Pág: 1 de 34. (n.d.). Enfoque Descriptivo, U., & Walter D Cova, I. J. (n.d.). CONTROL PID MÉTODOS DE SINTONIZACIÓN DE CONTROLADORES PID. (n.d.). Parrot. (n.d.). Indice Capítulo 7 Control Multivariable Capítulo 7 Control Multivariable 7.1-Introducción. (n.d.). Morales-menendez, R. (2014). Sistemas de Control Moderno . Volumen I : Sistemas de Tiempo Continuo . Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey , México 2012 . January 2011. Rozo Nader, J. (n.d.). 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CENTRALIZED MULTIVARIABLE LQG CONTROL SYSTEM FOR LONGITUDINAL AND LATERAL SPEED HOLD AUTOPILOT FOR THE AR.DRONE 2.0 QUADCOPTER.Understanding PID Control, Part 1: What Is PID Control? Video - MATLAB. (n.d.). Retrieved June 8, 2020, from https://www.mathworks.com/videos/understanding-pidcontrol-part-1-what-is-pid-control--1527089264373.htmlWang, L., Li, L., & Wu, X. (2018). Teaching reform and practice of the course mechanism manufacture technology basis based on CDIO education foundation. Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications Engineering, LNICST, 243, 162–168. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93719-9_21“Spareparts - Parrot Rolling Spider \| Parrot Official.” [Online]. Available: https://www.parrot.com/global/minidrones/parrot-rolling-spider/pieces-detachees. [Accessed: 24-Feb-2020]. (n.d.). Spareparts - Parrot Rolling Spider \| Parrot Official. 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Ingeniería de control moderna. www.pearsoneducacion.comCapítulo 7 Control Multivariable Capítulo 7 Control Multivariable 7.1-Introducción. (n.d.).Morales-menendez, R. (2014). Sistemas de Control Moderno . Volumen I : Sistemas de Tiempo Continuo . Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey , México 2012 . January 2011.Restrepo, G., & Lopera, M. A. (n.d.). CDIO: Una gran estrategia de formación en ingeniería.Rozo Nader, J. (n.d.). IMPLEMENTACIÓN DE METODOLOGÍA CDIO EN LAS ASIGNATURAS DE INGENIERÍA DEL SOFTWARE DE LA UNIVERSIDAD LIBRE SECCIONAL BARRANQUILLA. Retrieved July 16, 2020, from https://acofipapers.org/index.php/ei/2014/paper/viewFile/654/243Gallagher, J., & Goodwine, B. (n.d.). CDIO-ORIENTED INVERTED PENDULUM CONTROL PROJECT FOR UNDERGRADUATE ENGINEERING STUDENTS.instname:Universidad Antonio Nariñoreponame:Repositorio Institucional UANrepourl:https://repositorio.uan.edu.co/In this work, two laboratory guides are developed focused on control strategies such as the Proportional Integral Derivative (PID) and the Quadratic Linear Regulator (known in its acronym in English as LQR), so that the student of the Antonio Nariño University together with the designated teacher for the control and control theory II courses; Master the concepts associated with the aforementioned controllers by applying them to the height variable of a Drone specifically in the MiniDrone Parrot Rolling Spider, with the different techniques involved in these controls. Additionally, the two aforementioned control systems are developed and presented in a simulated way, to provide solutions to each laboratory practice independently, so that the student has tools to consolidate knowledge in the area and that may be useful for your work. Said simulations were carried out in Matlab software, specifically in the Simulink program, since there are different Toolboxes such as the Simulink Support Package for Parrot Minidrones, which, employing block programming, facilitates their understanding and realization. It should be noted that laboratory practices are established under a learning modality based on the CDIO methodology, so that they constitute a design and implementation experience.En este trabajo se desarrollan dos guías de laboratorio enfocadas en estrategias de control como el Proporcional Integral Derivativo (PID) y el Regulador Cuadrático Lineal (conocido en sus siglas en inglés como LQR), con la finalidad de que el estudiante de la Universidad Antonio Nariño junto con el docente designado para los cursos de teoría de control y control II; domine los conceptos asociados a los controladores anteriormente mencionados aplicándolos a la variable de altura de un Drone específicamente en el MiniDrone Parrot Rolling Spider, con las distintas técnicas que conllevan estos controles. Adicionalmente, se desarrollan los dos sistemas de control anteriormente mencionados y se presentan de forma simulada, con el fin de dar solución a cada práctica de laboratorio de manera independiente, de forma tal que el estudiante disponga de herramientas para consolidar los conocimientos en el área y que puedan ser de utilidad para su ejercicio laboral. Dichas simulaciones fueron realizadas en el software Matlab, específicamente en el programa de Simulink, ya que existen distintos Toolbox como el Simulink Support Package for Parrot Minidrones, el cual, mediante una programación de bloques facilita el entendimiento y realización del mismo. Cabe destacar que las prácticas de laboratorio se establecen bajo una modalidad de aprendizaje basada en la metodología CDIO, de forma que constituyan una experiencia de diseño e implementación.OtroIngeniero(a) Electrónico(a)Pregrado$4.480.000 (de acuerdo a lo reportado en el anteproyecto): $800.000 (Propios) $3.680.000 (UANPresencialspaUniversidad Antonio NariñoIngeniería ElectrónicaFacultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y BiomédicaNeiva BuganvilesSistemasControladoresMiniDronePIDLQRSystemsDriversMiniDronePIDLQRConstrucción de prácticas de laboratorio bajo la iniciativa CDIO a partir de la implementación de las técnicas de control PID y LQR en un minidrone parrot rolling spider para la universidad Antonio Nariño.Trabajo de grado (Pregrado y/o Especialización)http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85ORIGINAL2020PaulaAndreaCardozoCardozo.pdf2020PaulaAndreaCardozoCardozo.pdfTrabajo de gradoapplication/pdf3276181https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/6c329f2a-336e-4ba9-9445-6e11d55984c6/download41d02db686d1897a989a26718aafbed2MD5202020AutorizaciondeAutores1.pdf2020AutorizaciondeAutores1.pdfAutorizacion de autoresapplication/pdf575776https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/2b7f42e1-2354-40f7-a960-91ab5b144d55/download9c4414f67d5e3673c39aa012fce7f2cfMD5252020AutorizaciondeAutores2.pdf2020AutorizaciondeAutores2.pdfAutorizacion de autoresapplication/pdf184580https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/1d7e94d8-8236-4f28-bfde-f0706d5959e1/downloada01d7072ab514e3b9f52d6123dbc7cefMD526CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/4cc34940-6e4b-4538-a3c6-2ec548fec399/download5812a2eee99d5585fc0c26f0033099bbMD527LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82710https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/5b6c7034-7a43-4631-a4b6-bed45a90f699/download2e388663398085f69421c9e4c5fcf235MD528123456789/2467oai:repositorio.uan.edu.co:123456789/24672024-10-09 23:08:55.126https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/Acceso abiertorestrictedhttps://repositorio.uan.edu.coRepositorio Institucional UANalertas.repositorio@uan.edu.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

Construcción de prácticas de laboratorio bajo la iniciativa CDIO a partir de la implementación de las técnicas de control PID y LQR en un minidrone parrot rolling spider para la universidad Antonio Nariño.

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