Alocação de controle desacoplada rápida em sistemas de controle superatuados

Over-actuated systems usually require nonlinear control allocation methods to map Virtual Control Actions (VCAs) into Real Control Actions (RCAs). This process requires computational efforts sometimes not available on embedded robotic platforms. It is in this context that this work presents the design of an Quadrotor Tilt-Rotor (QTR) through a new concept of control allocation with uncoupled RCAs, where the initial nonlinear system is divided into partially dependent linear subsystems with fast and robust convergence. For this purpose, the RCAs are divided into smaller sets, used sequentially to linearize and solve the system. The reduction of the initial nonlinear control effectiveness matrix is improved by selecting each subset in a different arrangement of VCAs. However, the choice of this arrangement may lead to absence, partial or full superposition of VCAs in the subsystems. The technique was validated through mathematical tutorial cases, QTR simulation tests and open field flight and gyroscopic test bench experimental tests. Finally, the control allocation technique proved to be reliable, robust, efficient and applicable in the QTR when there is full superposition of VCAs between the subsystems.Sistemas superatuados geralmente requerem métodos de alocação de controle não lineares para mapear as Ações de Controle Virtuais (ACVs) em Ações de ControleReais (ACRs). Esse processo exige esforços computacionais que, as vezes, são limitados em plataformas robóticas embarcadas. E neste contexto que este trabalho apresenta o projeto de um Veículo Aéreo Não-Tripulado (VANT) do tipo Quadrotor Tilt-Rotor (QTR) superatuado, utilizando de um novo conceito de alocação de controle com ACRs desacopladas, onde o sistema não-linear inicial é dividido em subsistemas lineares parcialmente dependentes. Para esse propósito, as ACRs são divididas em conjuntos menores, usados sequencialmente para linearizar e resolver o sistema. Para melhorar a redução da matriz de eficácia de controle não-linear inicial, é possível selecionar para cada subconjunto um arranjo diferente de ACVs. Contudo, a escolha deste arranjo pode gerar ausência, parcial ou completa superposição das ACVs nos subsistemas. A validação da técnica foi realizada através de exemplos matemáticos tutoriais, testes de simulação e experimentais do QTR em uma bancada giroscópica e em campo aberto. Por fim, a técnica de alocação de controle se mostrou confiável, robusta, eficiente e aplicável no QTR quando se tem superposição completa das ACVs entre os subsistemas