Control Adaptativo de UAV con Recuperación de Fallos en Sensores y Actuadores
Autores: Bekhiti, Abdellah; Souanef, Toufik; Toubakh, Houari; Horri, Nadjim; Kafi, Mohamed Redouane; Bouzid, Zakaria
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control Adaptativo de UAV con Recuperación de Fallos en Sensores y Actuadores
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estrategia de control tolerante a fallos adaptativa
Vehículos aéreos no tripulados de ala fija
Redes neuronales de función de base radial
Inversión dinámica no lineal
Detección de fallos en sensores
Observador de perturbaciones no lineales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una estrategia de control tolerante a fallos adaptativa diseñada para vehículos aéreos no tripulados (VANT) de ala fija que operan en condiciones adversas como la formación de hielo. Utilizando redes neuronales de función de base radial y inversión dinámica no lineal, el marco propuesto maneja eficazmente fallos simultáneos en actuadores y sensores con dinámicas no lineales arbitrarias causadas por efectos ambientales, incertidumbres del modelo y perturbaciones externas. Se incorpora un observador de perturbaciones no lineales para una detección y estimación precisa de fallos en los sensores, mejorando así la robustez del sistema de control. La integración de la red neuronal de función de base radial permite una estimación adaptativa de los fallos, asegurando una compensación precisa de fallos y estabilidad del sistema en condiciones desafiantes. El observador se optimiza para minimizar la desviación de los valores propios de la dinámica en lazo cerrado respecto a los valores propios asignados y para acercarse a una ganancia de estado estacionario del observador igual a uno. La estabilidad de la arquitectura de control se prueba matemáticamente utilizando análisis de Lyapunov, y el rendimiento del enfoque se valida a través de simulaciones numéricas en un modelo de vehículo aéreo no tripulado de ala fija con seis grados de libertad. Los resultados muestran un rendimiento superior y robustez ante escenarios de fallos desafiantes. Esta investigación proporciona una solución integral de gestión de fallos que mejora la seguridad y fiabilidad de las operaciones de aeronaves no tripuladas en entornos extremos.
Descripción
Este documento presenta una estrategia de control tolerante a fallos adaptativa diseñada para vehículos aéreos no tripulados (VANT) de ala fija que operan en condiciones adversas como la formación de hielo. Utilizando redes neuronales de función de base radial y inversión dinámica no lineal, el marco propuesto maneja eficazmente fallos simultáneos en actuadores y sensores con dinámicas no lineales arbitrarias causadas por efectos ambientales, incertidumbres del modelo y perturbaciones externas. Se incorpora un observador de perturbaciones no lineales para una detección y estimación precisa de fallos en los sensores, mejorando así la robustez del sistema de control. La integración de la red neuronal de función de base radial permite una estimación adaptativa de los fallos, asegurando una compensación precisa de fallos y estabilidad del sistema en condiciones desafiantes. El observador se optimiza para minimizar la desviación de los valores propios de la dinámica en lazo cerrado respecto a los valores propios asignados y para acercarse a una ganancia de estado estacionario del observador igual a uno. La estabilidad de la arquitectura de control se prueba matemáticamente utilizando análisis de Lyapunov, y el rendimiento del enfoque se valida a través de simulaciones numéricas en un modelo de vehículo aéreo no tripulado de ala fija con seis grados de libertad. Los resultados muestran un rendimiento superior y robustez ante escenarios de fallos desafiantes. Esta investigación proporciona una solución integral de gestión de fallos que mejora la seguridad y fiabilidad de las operaciones de aeronaves no tripuladas en entornos extremos.