Control de Formación de Tiempo Fijo para MAV/UAVs con Estrategia de Activación por Umbral de Cambio
Autores: Han, Xueyan; Lv, Maolong; Shen, Di; Shi, Yuyuan; Zhang, Boyang; Yu, Peng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control de Formación de Tiempo Fijo para MAV/UAVs con Estrategia de Activación por Umbral de Cambio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Cooperativo
Control de formación
MAV/UAV
Mecanismo activado por eventos
Teoría de la estabilidad
Simulaciones numéricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El vuelo cooperativo de vehículos aéreos tripulados y no tripulados (MAV/UAV) se ha convertido recientemente en un foco de investigación en los campos civil y humanitario, en los que el control de formación es crucial. Este artículo toma la mejora del rendimiento de convergencia y la conservación de recursos como punto de entrada para estudiar los problemas de control de la configuración de formación cooperativa de MAV/UAV. Siguiendo los procedimientos de diseño recursivo de retroceso, se presenta una estrategia de control de formación de tiempo fijo activada por eventos para MAV/UAV que operan bajo incertidumbres de modelado y perturbaciones externas. Además, se introduce un novedoso mecanismo de umbral de conmutación activado por eventos, que ajusta dinámicamente las actualizaciones de la señal de control en función de los estados del sistema. En comparación con el control de muestreo periódico (Controlador 1), las estrategias de umbral fijo (Controlador 2) y las estrategias de umbral relativo (Controlador 3), este mecanismo mejora la eficiencia de los recursos y previene el comportamiento de Zeno. Sobre la base de la teoría de estabilidad de Lyapunov, se demuestra que el sistema en lazo cerrado es estable en el sentido del concepto de tiempo fijo. Se llevan a cabo simulaciones numéricas en Simulink para validar la efectividad de los hallazgos teóricos. Los resultados muestran que, en comparación con los tres métodos de comparación, el método de control propuesto ahorra un 86%, un 34% y un 43% de la carga de transmisión de control respectivamente, lo que reduce significativamente el número de eventos activados.
Descripción
El vuelo cooperativo de vehículos aéreos tripulados y no tripulados (MAV/UAV) se ha convertido recientemente en un foco de investigación en los campos civil y humanitario, en los que el control de formación es crucial. Este artículo toma la mejora del rendimiento de convergencia y la conservación de recursos como punto de entrada para estudiar los problemas de control de la configuración de formación cooperativa de MAV/UAV. Siguiendo los procedimientos de diseño recursivo de retroceso, se presenta una estrategia de control de formación de tiempo fijo activada por eventos para MAV/UAV que operan bajo incertidumbres de modelado y perturbaciones externas. Además, se introduce un novedoso mecanismo de umbral de conmutación activado por eventos, que ajusta dinámicamente las actualizaciones de la señal de control en función de los estados del sistema. En comparación con el control de muestreo periódico (Controlador 1), las estrategias de umbral fijo (Controlador 2) y las estrategias de umbral relativo (Controlador 3), este mecanismo mejora la eficiencia de los recursos y previene el comportamiento de Zeno. Sobre la base de la teoría de estabilidad de Lyapunov, se demuestra que el sistema en lazo cerrado es estable en el sentido del concepto de tiempo fijo. Se llevan a cabo simulaciones numéricas en Simulink para validar la efectividad de los hallazgos teóricos. Los resultados muestran que, en comparación con los tres métodos de comparación, el método de control propuesto ahorra un 86%, un 34% y un 43% de la carga de transmisión de control respectivamente, lo que reduce significativamente el número de eventos activados.