Búsqueda de fuentes basada en la separación de escalas de tiempo para USV
Autores: Gong, Chenxi; Wang, Hexuan; Chen, Chongqing; Jin, Zhenghong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Búsqueda de fuentes basada en la separación de escalas de tiempo para USV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudio
Vehículo de superficie no tripulado
Campo escalar
Método de búsqueda de fuentes
Marco de control jerárquico
Análisis basado en Lyapunov
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El objetivo principal de este estudio es permitir que un vehículo de superficie no tripulado (USV) se acerque de manera autónoma al extremo de un campo escalar desconocido utilizando solo mediciones de campo en tiempo real. Para ello, se desarrolla un método de búsqueda de fuentes basado en la separación de escalas de tiempo dentro de un marco de control jerárquico que divide el sistema en lazo cerrado en un subsistema lento y uno rápido. El subsistema lento gobierna la evolución gradual de la pose del USV y genera comandos de rumbo y avance de referencia a partir de información local del campo escalar, proporcionando una pista direccional hacia el extremo del campo. El subsistema rápido aplica entradas de control a nivel de actuador que aseguran que estas referencias se sigan con suficiente precisión a través de acciones correctivas rápidas. Se lleva a cabo un análisis basado en Lyapunov para estudiar las propiedades de estabilidad de la dinámica acoplada lenta-rápida y establecer condiciones bajo las cuales se puede garantizar la convergencia en presencia de no linealidades del modelo y perturbaciones externas. Se realizan simulaciones numéricas para ilustrar el comportamiento del sistema resultante y verificar que el marco propuesto mantiene un rendimiento de búsqueda estable bajo condiciones de operación típicas.
Descripción
El objetivo principal de este estudio es permitir que un vehículo de superficie no tripulado (USV) se acerque de manera autónoma al extremo de un campo escalar desconocido utilizando solo mediciones de campo en tiempo real. Para ello, se desarrolla un método de búsqueda de fuentes basado en la separación de escalas de tiempo dentro de un marco de control jerárquico que divide el sistema en lazo cerrado en un subsistema lento y uno rápido. El subsistema lento gobierna la evolución gradual de la pose del USV y genera comandos de rumbo y avance de referencia a partir de información local del campo escalar, proporcionando una pista direccional hacia el extremo del campo. El subsistema rápido aplica entradas de control a nivel de actuador que aseguran que estas referencias se sigan con suficiente precisión a través de acciones correctivas rápidas. Se lleva a cabo un análisis basado en Lyapunov para estudiar las propiedades de estabilidad de la dinámica acoplada lenta-rápida y establecer condiciones bajo las cuales se puede garantizar la convergencia en presencia de no linealidades del modelo y perturbaciones externas. Se realizan simulaciones numéricas para ilustrar el comportamiento del sistema resultante y verificar que el marco propuesto mantiene un rendimiento de búsqueda estable bajo condiciones de operación típicas.