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Type: Tese
Title: Controle adaptativo de alinhamento e distância de um VANT em missões de inspeção de linhas de distribuição
Author: Pussente, Guilherme Augusto Namorato
First Advisor: Aguiar, Eduardo Pestana de
Co-Advisor: Marcato, André Luís Marques
Referee Member: Santos, Alexandre Bessa dos
Referee Member: Maldonado, Manuel Arturo Rendón
Referee Member: Vellasco, Marley Maria Bernardes Rebuzzi
Referee Member: Conceição, André Gustavo Scolari
Resumo: A etapa de distribuição de energia elétrica é fundamental para o fornecimento de eletricidade e, consequentemente, para o desenvolvimento socioeconômico de uma região. A inspeção das linhas de distribuição constitui uma etapa crucial para a manutenção da qualidade e da continuidade do serviço prestado. Atualmente, essa atividade é realizada por trabalhadores que operam em contato direto com os cabos ou por meio de helicópteros que voam próximos a estruturas energizadas, o que representa riscos significativos à segurança. Com o avanço dos veículos aéreos não tripulados (VANTs ou drones), esses sistemas passaram a ser explorados para inspeções, surgindo, assim, a necessidade de tecnologias de apoio à análise e à tomada de decisão rápida e precisa. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia para inspeção semiassistida de linhas de transmissão utilizando VANTs, contemplando as tarefas de alinhamento lateral e angular e de seguimento assistido, realizadas por meio de um controle baseado em informações visuais obtidas por uma câmera alinhada ao eixo de simetria do VANT. A identificação das linhas elétricas é realizada com o detector YOLOv8, por meio de um modelo adaptado para a segmentação de objetos. Os pixels correspondentes aos cabos são processados por um algoritmo de regressão linear, que determina os parâmetros do trajeto à frente do VANT e possibilita a estimativa dos erros de posição, utilizados no cálculo das ações de controle. Essas ações podem ser interrompidas a qualquer momento pelo operador, caso seja necessário inspecionar um ponto específico. Para o controle do sistema, foi implementado um controlador híbrido que emprega lógica fuzzy do tipo 2 para ajustar dinamicamente os ganhos do controlador PID, de acordo com a magnitude e o comportamento do sistema. A metodologia foi avaliada em ambiente simulado (Gazebo), demonstrando desempenho superior em relação a controladores de ganho fixo e a abordagens baseadas em lógica fuzzy do tipo 1. Por fim, experimentos em ambiente real comprovaram que o YOLOv8 identifica as linhas com desempenho compatível com aplicações em tempo real, e que a metodologia proposta foi capaz de manter o VANT alinhado aos cabos de energia durante o teste prático.
Abstract: The power distribution stage is fundamental to the supply of electricity and, consequently, to the socioeconomic development of a region. The inspection of distribution lines constitutes a crucial step for maintaining the quality and continuity of the provided service. Currently, this activity is carried out by workers who operate in direct contact with the cables or by means of helicopters flying close to energized structures, which poses significant safety risks. With the advancement of unmanned aerial vehicles (UAVs or drones), these systems have begun to be explored for inspection tasks, giving rise to the need for technologies that support rapid and accurate analysis and decision-making. In this context, the present work proposes a methodology for semi-assisted inspection of transmission lines using UAVs, encompassing the tasks of lateral and angular alignment and assisted following, performed through a control approach based on visual information obtained from a camera aligned with the UAV’s symmetry axis. The identification of power lines is performed using the YOLOv8 detector through a model adapted for object segmentation. The pixels corresponding to the cables are processed by a linear regression algorithm, which determines the parameters of the path ahead of the UAV and enables the estimation of position errors used in the calculation of control actions. These actions can be interrupted at any time by the operator if it is necessary to inspect a specific point. For system control, a hybrid controller was implemented that employs type-2 fuzzy logic to dynamically adjust the PID controller gains according to the magnitude and behavior of the system. The methodology was evaluated in a simulated environment (Gazebo), demonstrating superior performance compared to fixed-gain controllers and approaches based on type-1 fuzzy logic. Finally, experiments in a real environment confirmed that YOLOv8 identifies the lines with performance compatible with real-time applications, and that the proposed methodology was able to keep the UAV aligned with the power cables during the practical test.
Keywords: VANT
Segmentação com redes neurais
Lógica fuzzy do tipo 2
UAV
Segmentation with neural networks
Type 2 fuzzy logic
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20630
Issue Date: 4-Mar-2026
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