Algoritmo de control integral de retroceso para una tarea de vuelo de posicionamiento de un cuadricóptero: una discusión sobre el problema de diseño
Autores: Li, Yang-Rui; Chen, Chih-Chia; Peng, Chao-Chung
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Algoritmo de control integral de retroceso para una tarea de vuelo de posicionamiento de un cuadricóptero: una discusión sobre el problema de diseño
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Cuadricóptero
ángulo de actitud
Seguimiento de trayectoria de posición
Diseño de controlador
Estabilidad en lazo cerrado
Algoritmo de control
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Para las aplicaciones de control de cuadricópteros, es necesario depender de cambios en el ángulo de actitud para lograr indirectamente el propósito de seguimiento de trayectoria de posición. Varios estudios de literatura existentes omiten los transitorios de actitud no despreciables en el diseño del controlador de posición para este tipo de sistema en cascada. El resultado lleva a que el rendimiento de seguimiento de posición no sea tan bueno como se esperaba. De hecho, el comportamiento transitorio de la respuesta de seguimiento de actitud no puede ser ignorado. Por lo tanto, la estabilidad en lazo cerrado del lazo de actitud, así como el seguimiento de posición, deben considerarse simultáneamente. En este estudio, se presenta el diseño del controlador de vuelo de los lazos de control de posición y actitud basado en un algoritmo de control de retroceso integral. Este algoritmo de control se basa en las derivadas de las leyes de control virtual asociadas para su implementación. Al examinar la literatura existente, las derivadas de la ley de control virtual se realizan aproximadamente mediante diferenciaciones numéricas. Sin embargo, en escenarios prácticos, las diferenciaciones numéricas causarán el fenómeno de vibración de las señales de control en presencia de ruido de medición inevitable. Las señales de control inducidas por ruido pueden causar daños adicionales a los actuadores o incluso hacer que la respuesta del sistema diverja. Para abordar este problema, se deriva la forma analítica de la derivada de la ley de control virtual. La ley de control virtual derivada en el tiempo se analiza y se divide en términos compensables independientes de perturbaciones y términos no compensables dependientes de perturbaciones. Utilizando el término compensable, la vibración del control debido a la diferenciación del ruido puede evitarse significativamente. Los resultados de la simulación revelan que el algoritmo de control propuesto tiene un mejor rendimiento de seguimiento de posición que el esquema de control de doble lazo tradicional. Al mismo tiempo, se puede obtener una señal de control relativamente suave para una realización realista del algoritmo de control. Se proporcionan simulaciones para ilustrar el problema de seguimiento de posición de un cuadricóptero y demostrar la eficacia del esquema de control comprometido propuesto.
Descripción
Para las aplicaciones de control de cuadricópteros, es necesario depender de cambios en el ángulo de actitud para lograr indirectamente el propósito de seguimiento de trayectoria de posición. Varios estudios de literatura existentes omiten los transitorios de actitud no despreciables en el diseño del controlador de posición para este tipo de sistema en cascada. El resultado lleva a que el rendimiento de seguimiento de posición no sea tan bueno como se esperaba. De hecho, el comportamiento transitorio de la respuesta de seguimiento de actitud no puede ser ignorado. Por lo tanto, la estabilidad en lazo cerrado del lazo de actitud, así como el seguimiento de posición, deben considerarse simultáneamente. En este estudio, se presenta el diseño del controlador de vuelo de los lazos de control de posición y actitud basado en un algoritmo de control de retroceso integral. Este algoritmo de control se basa en las derivadas de las leyes de control virtual asociadas para su implementación. Al examinar la literatura existente, las derivadas de la ley de control virtual se realizan aproximadamente mediante diferenciaciones numéricas. Sin embargo, en escenarios prácticos, las diferenciaciones numéricas causarán el fenómeno de vibración de las señales de control en presencia de ruido de medición inevitable. Las señales de control inducidas por ruido pueden causar daños adicionales a los actuadores o incluso hacer que la respuesta del sistema diverja. Para abordar este problema, se deriva la forma analítica de la derivada de la ley de control virtual. La ley de control virtual derivada en el tiempo se analiza y se divide en términos compensables independientes de perturbaciones y términos no compensables dependientes de perturbaciones. Utilizando el término compensable, la vibración del control debido a la diferenciación del ruido puede evitarse significativamente. Los resultados de la simulación revelan que el algoritmo de control propuesto tiene un mejor rendimiento de seguimiento de posición que el esquema de control de doble lazo tradicional. Al mismo tiempo, se puede obtener una señal de control relativamente suave para una realización realista del algoritmo de control. Se proporcionan simulaciones para ilustrar el problema de seguimiento de posición de un cuadricóptero y demostrar la eficacia del esquema de control comprometido propuesto.