L 1 Control Super-Twisting Rápido Terminal No Singular Adaptativo para UAVs Quadrotor Bajo Perturbaciones Desconocidas
Autores: Komiyama, Shunsuke; Uchiyama, Kenji; Masuda, Kai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
L 1 Control Super-Twisting Rápido Terminal No Singular Adaptativo para UAVs Quadrotor Bajo Perturbaciones Desconocidas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Cuadricóptero
Estrategias de control
Control por modo deslizante
Modos deslizantes terminales
Control adaptativo L1
Robustez
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Los UAVs quadrotor se benefician de estrategias de control que pueden ofrecer una rápida convergencia y una fuerte robustez para aprovechar al máximo su alta agilidad. El control en tiempo finito basado en modos deslizantes terminales ha sido reconocido como una alternativa efectiva al control clásico por modos deslizantes, que solo garantiza la convergencia asintótica. Su variante mejorada, el control por modos deslizantes terminales rápidos no singulares, elimina singularidades y logra una convergencia acelerada; sin embargo, las oscilaciones de alta frecuencia inducidas por el chattering siguen siendo una preocupación importante. Para abordar este problema, este estudio introduce un marco de control híbrido que combina el algoritmo de super-twisting con el control adaptativo L1. El componente de super-twisting preserva la robustez del control por modos deslizantes mientras mitiga el chattering, mientras que el control adaptativo L1 proporciona una estimación y compensación rápida en línea de las incertidumbres del modelo y perturbaciones desconocidas. El esquema resultante se implementa en una arquitectura de control de vuelo de quadrotor y se evalúa a través de simulaciones numéricas. Los resultados muestran que el controlador propuesto ofrece una convergencia más rápida y una robustez mejorada en comparación con enfoques existentes, particularmente en presencia de perturbaciones del viento, maniobras periódicas de evasión de obstáculos y pérdida abrupta parcial de empuje del propulsor.
Descripción
Los UAVs quadrotor se benefician de estrategias de control que pueden ofrecer una rápida convergencia y una fuerte robustez para aprovechar al máximo su alta agilidad. El control en tiempo finito basado en modos deslizantes terminales ha sido reconocido como una alternativa efectiva al control clásico por modos deslizantes, que solo garantiza la convergencia asintótica. Su variante mejorada, el control por modos deslizantes terminales rápidos no singulares, elimina singularidades y logra una convergencia acelerada; sin embargo, las oscilaciones de alta frecuencia inducidas por el chattering siguen siendo una preocupación importante. Para abordar este problema, este estudio introduce un marco de control híbrido que combina el algoritmo de super-twisting con el control adaptativo L1. El componente de super-twisting preserva la robustez del control por modos deslizantes mientras mitiga el chattering, mientras que el control adaptativo L1 proporciona una estimación y compensación rápida en línea de las incertidumbres del modelo y perturbaciones desconocidas. El esquema resultante se implementa en una arquitectura de control de vuelo de quadrotor y se evalúa a través de simulaciones numéricas. Los resultados muestran que el controlador propuesto ofrece una convergencia más rápida y una robustez mejorada en comparación con enfoques existentes, particularmente en presencia de perturbaciones del viento, maniobras periódicas de evasión de obstáculos y pérdida abrupta parcial de empuje del propulsor.