Sistema automático de aterrizaje de portaaviones basado en retroceso y modo deslizante con estimación y compensación del movimiento de la cubierta
Autores: Lungu, Mihai; Chen, Mou; Vîlcic (Dinu), Dana-Aurelia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Sistema automático de aterrizaje de portaaviones basado en retroceso y modo deslizante con estimación y compensación del movimiento de la cubierta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Automático
Aterrizaje de portaaviones
Movimiento de la cubierta
Perturbaciones
Sistema de control
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
Este documento aborda el problema del aterrizaje automático en portaaviones en presencia de movimiento de la cubierta, perturbaciones del aire del portaaviones, cizalladuras del viento, ráfagas de viento y turbulencias atmosféricas. Al transformar el modelo de avión de 6 grados de libertad en una dinámica afín con el ángulo de ataque controlado por el empuje, se deducen las ecuaciones asociadas a las perturbaciones resultantes; luego, se diseña un bloque de predicción del movimiento de la cubierta (basado en un algoritmo de mínimos cuadrados recursivos) y un bloque de compensación del movimiento de la cubierta basado en un diferenciador de seguimiento. Después de obtener la trayectoria de referencia del avión, se emplea el método de control backstepping para diseñar un novedoso sistema de aterrizaje automático en portaaviones con tres partes funcionales: un sistema de control de guía, un sistema de control de actitud y un sistema de compensación de potencia de aproximación. El diseño del subsistema de actitud implica el control de la trayectoria de vuelo, el control de los ángulos de actitud y el control de las tasas angulares. Para obtener un rendimiento de convergencia para el sistema en lazo cerrado, se combina la técnica de backstepping con diferenciadores de comando basados en modo deslizante para el cálculo de los comandos virtuales y observadores de estado extendido para la estimación de las perturbaciones. La estabilidad global de la arquitectura en lazo cerrado se analiza utilizando la teoría de Lyapunov. Finalmente, los resultados de simulación verifican la efectividad del sistema de aterrizaje propuesto, siendo la trayectoria de referencia del avión seguida con precisión.
Descripción
Este documento aborda el problema del aterrizaje automático en portaaviones en presencia de movimiento de la cubierta, perturbaciones del aire del portaaviones, cizalladuras del viento, ráfagas de viento y turbulencias atmosféricas. Al transformar el modelo de avión de 6 grados de libertad en una dinámica afín con el ángulo de ataque controlado por el empuje, se deducen las ecuaciones asociadas a las perturbaciones resultantes; luego, se diseña un bloque de predicción del movimiento de la cubierta (basado en un algoritmo de mínimos cuadrados recursivos) y un bloque de compensación del movimiento de la cubierta basado en un diferenciador de seguimiento. Después de obtener la trayectoria de referencia del avión, se emplea el método de control backstepping para diseñar un novedoso sistema de aterrizaje automático en portaaviones con tres partes funcionales: un sistema de control de guía, un sistema de control de actitud y un sistema de compensación de potencia de aproximación. El diseño del subsistema de actitud implica el control de la trayectoria de vuelo, el control de los ángulos de actitud y el control de las tasas angulares. Para obtener un rendimiento de convergencia para el sistema en lazo cerrado, se combina la técnica de backstepping con diferenciadores de comando basados en modo deslizante para el cálculo de los comandos virtuales y observadores de estado extendido para la estimación de las perturbaciones. La estabilidad global de la arquitectura en lazo cerrado se analiza utilizando la teoría de Lyapunov. Finalmente, los resultados de simulación verifican la efectividad del sistema de aterrizaje propuesto, siendo la trayectoria de referencia del avión seguida con precisión.