Adaptive control de vehículos aéreos no tripulados con carga variable y incertidumbres paramétricas completas
Autores: Imran, Imil Hamda; Wood, Kieran; Montazeri, Allahyar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Adaptive control de vehículos aéreos no tripulados con carga variable y incertidumbres paramétricas completas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Control de seguimiento adaptable
Seis grados de libertad
Cuadricóptero no lineal
Masa variable de carga útil
Esquemas adaptativos
Manejo de incertidumbre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo investiga un problema de control de seguimiento adaptativo para un vehículo aéreo no tripulado (UAV) cuadricóptero no lineal de seis grados de libertad (6-DOF) con una masa de carga variable. La carga cambiante introduce incertidumbres paramétricas variables en el modelo dinámico, lo que hace que una estrategia de control estático ya no sea efectiva. Para abordar este problema, se desarrollan dos esquemas adaptativos para mantener las incertidumbres en las dinámicas de traslación y rotación. Inicialmente, se diseña un controlador proporcional derivativo (PD) virtual para estabilizar la posición horizontal; sin embargo, debido a una masa desconocida y variable en el tiempo, se propone un controlador adaptativo para generar la fuerza total del UAV. Además, se diseña un controlador adaptativo para las dinámicas de rotación, para manejar incertidumbres paramétricas, como la inercia y los parámetros de perturbación externa. En ambos esquemas, se extiende y diseña un esquema adaptativo estándar utilizando el principio de equivalencia de certeza. Se realizó un análisis de estabilidad con pruebas analíticas rigurosas para mostrar el rendimiento de nuestros controladores propuestos, y se implementaron simulaciones para evaluar el rendimiento frente a otros métodos existentes. Se calcularon y compararon la aptitud de seguimiento y los esfuerzos de control totales con el control de seguimiento adaptativo en lazo cerrado (CLATC) y el control de modo deslizante adaptativo (ASMC). Los resultados indicaron que el diseño propuesto mantuvo mejor la estabilidad del UAV.
Descripción
Este artículo investiga un problema de control de seguimiento adaptativo para un vehículo aéreo no tripulado (UAV) cuadricóptero no lineal de seis grados de libertad (6-DOF) con una masa de carga variable. La carga cambiante introduce incertidumbres paramétricas variables en el modelo dinámico, lo que hace que una estrategia de control estático ya no sea efectiva. Para abordar este problema, se desarrollan dos esquemas adaptativos para mantener las incertidumbres en las dinámicas de traslación y rotación. Inicialmente, se diseña un controlador proporcional derivativo (PD) virtual para estabilizar la posición horizontal; sin embargo, debido a una masa desconocida y variable en el tiempo, se propone un controlador adaptativo para generar la fuerza total del UAV. Además, se diseña un controlador adaptativo para las dinámicas de rotación, para manejar incertidumbres paramétricas, como la inercia y los parámetros de perturbación externa. En ambos esquemas, se extiende y diseña un esquema adaptativo estándar utilizando el principio de equivalencia de certeza. Se realizó un análisis de estabilidad con pruebas analíticas rigurosas para mostrar el rendimiento de nuestros controladores propuestos, y se implementaron simulaciones para evaluar el rendimiento frente a otros métodos existentes. Se calcularon y compararon la aptitud de seguimiento y los esfuerzos de control totales con el control de seguimiento adaptativo en lazo cerrado (CLATC) y el control de modo deslizante adaptativo (ASMC). Los resultados indicaron que el diseño propuesto mantuvo mejor la estabilidad del UAV.