Por que o aparelho só gira e não voa para o lado?

O centro de massa está fixo para separar a orientação do movimento de translação. Num quadrirrotor real a arfagem liga-se ao voo para frente e para trás; aqui olha-se só como a diferença de empuxo produz o momento.

O que fazem os coeficientes P e D?

O termo proporcional responde ao erro atual de ângulo: maior Kp, maior o momento corretor. O derivativo olha ω e amortece para não oscilar. Juntos são o PD clássico de orientação.

Por que, sem controlador, o pairar é instável?

Uma rajada dá momento e inclinação. Os vetores de empuxo vão com o corpo e aparece uma componente que reforça o giro. O PD dá realimentação negativa e devolve o ângulo.

Quadrirrotor 2D

Vista de lado: dois rotores; um controlador PD pela diferença de empuxo sustenta o ângulo de arfagem.

Sobre o modelo

O quadrirrotor 2D deixa um só grau de liberdade — a arfagem em torno de um centro de massa fixo. Dois rotores dão as forças F₁ e F₂; o momento é τ = (F₂ − F₁) d e a rotação obedece a τ = Iα. Sem controlador, um desvio pequeno não volta sozinho: o empuxo gira com o corpo. A lei PD sobre o erro de ângulo θ e a velocidade angular ω fixa a diferença de empuxo e amortece a inclinação. Não há movimento de translação; a dinâmica dos motores é instantânea. Na tela veem-se o ângulo, os dois empuxos e a resposta a uma rajada.

Para quem: Teoria de controle e dinâmica de aeronaves: estabilização da orientação com controlador PD.

Conceitos-chave

arfagem
momento
momento de inércia
controlador PD
diferença de empuxo
aceleração angular

Como funciona

Dois rotores no plano, centro de massa fixo. O momento é proporcional à diferença de empuxos; o PD sobre θ e ω corrige em simétrico a força esquerda e a direita. A rajada acrescenta uma perturbação. Na tela, o ângulo e os dois empuxos: com Kd pequeno o aparelho oscila; com Kp grande sacode-se em direção ao alvo.

Perguntas frequentes

Por que o aparelho só gira e não voa para o lado?: O centro de massa está fixo para separar a orientação do movimento de translação. Num quadrirrotor real a arfagem liga-se ao voo para frente e para trás; aqui olha-se só como a diferença de empuxo produz o momento.
O que fazem os coeficientes P e D?: O termo proporcional responde ao erro atual de ângulo: maior Kp, maior o momento corretor. O derivativo olha ω e amortece para não oscilar. Juntos são o PD clássico de orientação.
Por que, sem controlador, o pairar é instável?: Uma rajada dá momento e inclinação. Os vetores de empuxo vão com o corpo e aparece uma componente que reforça o giro. O PD dá realimentação negativa e devolve o ângulo.

Temas afins por perto (também de outras áreas) — ou todos os 48 em «Engenharia».

Toda a categoria →

NovoEscola

Momento angular

Abrir o simulador

Duas massas iguais numa haste, I = 2mr². Com o momento angular L constante, mudar r ou m altera a velocidade angular ω.

NovoUniversidade / pesquisa

Precessão do giroscópio

Abrir o simulador

Momento do peso τ = mgd e momento angular próprio L = Iω. Precessão estacionária Ω ≈ τ/L; esquema sem nutação.

NovoEscola

Dinâmica do ioiô

Abrir o simulador

Desenrolamento do fio: a = g/(1+I/mr²), T, α; momento de atrito τ opcional.

NovoEscola

Dipolo em campo elétrico uniforme

Abrir o simulador

Torque τ = −pE sin θ e energia U = −pE cos θ. Oscilações amortecidas do dipolo; dá para ligar um campo variável.

NovoEscola

Frenagem da rotação de um satélite (ioiô)

Abrir o simulador

L = const: ω_f = ω_0(I+2mr_i²)/(I+2mL²) ao se desenrolarem os cabos de r_i até L.

NovoEscola

Motor de passo

Abrir o simulador

Comutação em passo completo e em meio-passo: o rotor gira conforme a sequência das bobinas A–B–A′–B′.

Quadrirrotor 2D

Sobre o modelo

Como funciona

Perguntas frequentes

Simuladores relacionados

Momento angular

Precessão do giroscópio

Dinâmica do ioiô

Dipolo em campo elétrico uniforme

Frenagem da rotação de um satélite (ioiô)

Motor de passo

Quadrirrotor 2D

Sobre o modelo

Como funciona

Perguntas frequentes