Control de Seguimiento Adaptativo de Modo Deslizante Basado en Redes Neuronales Tolerantes a Fallos para QUAVs Utilizados en Educación y Enseñanza Bajo Perturbaciones
Autores: Zhang, Ziyang; Liu, Yang; Si, Pengju; Ma, Haoxiang; Wang, Huan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control de Seguimiento Adaptativo de Modo Deslizante Basado en Redes Neuronales Tolerantes a Fallos para QUAVs Utilizados en Educación y Enseñanza Bajo Perturbaciones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Modo deslizante adaptativo
Control tolerante a fallos
Vehículos aéreos no tripulados quadrotor
Red neuronal de función de base radial
Observador de fallos
Seguimiento de trayectoria
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se propone un esquema de control tolerante a fallos (FTC) de modo deslizante adaptativo para pequeños vehículos aéreos no tripulados cuádricopteros (QUAV) utilizados en la educación y la formación docente en presencia de perturbaciones externas sistemáticas desconocidas con fallos en los actuadores. Se emplea una red neuronal de función de base radial (RBFNN) para manejar la función de interacción no lineal, y se diseña un observador de estado extendido basado en NN tolerante a fallos (NNESO) para estimar la perturbación externa desconocida. Mientras tanto, se desarrolla un observador de fallos adaptativo para estimar y compensar los parámetros de fallo del sistema. Para lograr un rendimiento satisfactorio en el seguimiento de trayectorias para el QUAV, se diseña una estrategia de control de modo deslizante adaptativo (SMC). Esta estrategia mitiga los fuertes efectos de acoplamiento entre los parámetros de diseño dentro de la formación del QUAV. La estabilidad del sistema en lazo cerrado se demuestra rigurosamente mediante análisis de Lyapunov, y la formación de QUAV controlada puede alcanzar la posición de seguimiento deseada. Los resultados de simulación verifican la efectividad del método de control propuesto.
Descripción
En este artículo, se propone un esquema de control tolerante a fallos (FTC) de modo deslizante adaptativo para pequeños vehículos aéreos no tripulados cuádricopteros (QUAV) utilizados en la educación y la formación docente en presencia de perturbaciones externas sistemáticas desconocidas con fallos en los actuadores. Se emplea una red neuronal de función de base radial (RBFNN) para manejar la función de interacción no lineal, y se diseña un observador de estado extendido basado en NN tolerante a fallos (NNESO) para estimar la perturbación externa desconocida. Mientras tanto, se desarrolla un observador de fallos adaptativo para estimar y compensar los parámetros de fallo del sistema. Para lograr un rendimiento satisfactorio en el seguimiento de trayectorias para el QUAV, se diseña una estrategia de control de modo deslizante adaptativo (SMC). Esta estrategia mitiga los fuertes efectos de acoplamiento entre los parámetros de diseño dentro de la formación del QUAV. La estabilidad del sistema en lazo cerrado se demuestra rigurosamente mediante análisis de Lyapunov, y la formación de QUAV controlada puede alcanzar la posición de seguimiento deseada. Los resultados de simulación verifican la efectividad del método de control propuesto.