Diseño y comparación experimental de controladores estabilizadores PID, LQR y MPC para el mini dron Parrot Mambo
Autores: Okasha, Mohamed; Kralev, Jordan; Islam, Maidul
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño y comparación experimental de controladores estabilizadores PID, LQR y MPC para el mini dron Parrot Mambo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Mini dron parrot mambo
Controladores
Pid
Lqr
Mpc
Simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
El mini-drone Parrot Mambo es una plataforma cuatrirrotor comercial fácilmente disponible para entender y analizar el comportamiento de un cuatrirrotor tanto en aplicaciones interiores como exteriores. Este estudio evalúa el rendimiento de tres controladores alternativos en un mini-drone Parrot Mambo en un entorno interior, incluyendo el Controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID), el Regulador Cuadrático Lineal (LQR) y el Control Predictivo de Modelo (MPC). Para investigar el rendimiento de los controladores, inicialmente se consideró el entorno MATLAB/Simulink como la plataforma de simulación. Los resultados de simulación exitosos llevaron finalmente a la implementación de los controladores en tiempo real en el mini-drone Parrot Mambo. Aquí, el MPC supera al PID y al LQR en garantizar la estabilidad y robustez del sistema en los resultados de simulación y experimentos en tiempo real. Así, este trabajo contribuye al introducir el impacto del MPC en esta plataforma cuatrirrotor, como la estabilidad y robustez del sistema, y mostrar su eficacia sobre el PID y el LQR. Los tres controladores demuestran un rendimiento de seguimiento similar en simulaciones y experimentos. En estado estacionario, la desviación máxima de inclinación para el controlador PID es de 0.075 rad, para el LQR es de 0.025 rad, y para el MPC es de 0.04 rad. La desviación máxima de inclinación para el controlador basado en PID es de 0.3 rad después del impulso de despegue, 0.06 rad para el LQR, y 0.17 rad para el MPC.
Descripción
El mini-drone Parrot Mambo es una plataforma cuatrirrotor comercial fácilmente disponible para entender y analizar el comportamiento de un cuatrirrotor tanto en aplicaciones interiores como exteriores. Este estudio evalúa el rendimiento de tres controladores alternativos en un mini-drone Parrot Mambo en un entorno interior, incluyendo el Controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID), el Regulador Cuadrático Lineal (LQR) y el Control Predictivo de Modelo (MPC). Para investigar el rendimiento de los controladores, inicialmente se consideró el entorno MATLAB/Simulink como la plataforma de simulación. Los resultados de simulación exitosos llevaron finalmente a la implementación de los controladores en tiempo real en el mini-drone Parrot Mambo. Aquí, el MPC supera al PID y al LQR en garantizar la estabilidad y robustez del sistema en los resultados de simulación y experimentos en tiempo real. Así, este trabajo contribuye al introducir el impacto del MPC en esta plataforma cuatrirrotor, como la estabilidad y robustez del sistema, y mostrar su eficacia sobre el PID y el LQR. Los tres controladores demuestran un rendimiento de seguimiento similar en simulaciones y experimentos. En estado estacionario, la desviación máxima de inclinación para el controlador PID es de 0.075 rad, para el LQR es de 0.025 rad, y para el MPC es de 0.04 rad. La desviación máxima de inclinación para el controlador basado en PID es de 0.3 rad después del impulso de despegue, 0.06 rad para el LQR, y 0.17 rad para el MPC.