Control de seguimiento de trayectoria de cuadricópteros con saturación del actuador
Autores: Chang, Zhiyuan; Chu, Hongyu; Shao, Yanhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control de seguimiento de trayectoria de cuadricópteros con saturación del actuador
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Saturación del actuador
Cuadricópteros
Sistemas de control
CSTA
TCSTA
Vuelo de maniobra
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Como un problema muy serio para los sistemas de control, la saturación del actuador a menudo conduce a un sistema inestable. El vuelo de maniobra de los cuadricópteros puede llevar a la saturación del actuador, lo que comúnmente afecta la calidad del vuelo, incluida la precisión en el seguimiento de la trayectoria. Los cuadricópteros suelen adoptar un control de doble lazo cerrado, donde el lazo externo es el control de posición utilizado para calcular el ángulo de actitud deseado y el lazo interno es el control de actitud utilizado para generar acciones de control para el vehículo. Para abordar la saturación del actuador durante el vuelo de maniobra de los cuadricópteros, se diseñó un controlador de actitud basado en el algoritmo de super-twisting condicionado (CSTA). Las funciones de signo en CSTA fueron reemplazadas por una función tangente hiperbólica, que suprime el cimbreo de CSTA. Para mejorar la rapidez del controlador mejorado, el tanh-CSTA (TCSTA), se utilizó un factor de ajuste de ganancia. La rapidez y suavidad del controlador pueden ser satisfechas ajustando el factor de ganancia. Además, se diseñó una superficie deslizante de acuerdo con las características de la estructura de control del cuadricóptero, de modo que el controlador TCSTA pueda aplicarse al sistema de segundo orden. El rendimiento del controlador mejorado diseñado se simuló utilizando MATLAB, y los resultados mostraron que el controlador diseñado es más robusto que el controlador PID. Además, en comparación con el controlador CSTA, el cimbreo del controlador diseñado fue claramente suprimido sin reducir la precisión del control.
Descripción
Como un problema muy serio para los sistemas de control, la saturación del actuador a menudo conduce a un sistema inestable. El vuelo de maniobra de los cuadricópteros puede llevar a la saturación del actuador, lo que comúnmente afecta la calidad del vuelo, incluida la precisión en el seguimiento de la trayectoria. Los cuadricópteros suelen adoptar un control de doble lazo cerrado, donde el lazo externo es el control de posición utilizado para calcular el ángulo de actitud deseado y el lazo interno es el control de actitud utilizado para generar acciones de control para el vehículo. Para abordar la saturación del actuador durante el vuelo de maniobra de los cuadricópteros, se diseñó un controlador de actitud basado en el algoritmo de super-twisting condicionado (CSTA). Las funciones de signo en CSTA fueron reemplazadas por una función tangente hiperbólica, que suprime el cimbreo de CSTA. Para mejorar la rapidez del controlador mejorado, el tanh-CSTA (TCSTA), se utilizó un factor de ajuste de ganancia. La rapidez y suavidad del controlador pueden ser satisfechas ajustando el factor de ganancia. Además, se diseñó una superficie deslizante de acuerdo con las características de la estructura de control del cuadricóptero, de modo que el controlador TCSTA pueda aplicarse al sistema de segundo orden. El rendimiento del controlador mejorado diseñado se simuló utilizando MATLAB, y los resultados mostraron que el controlador diseñado es más robusto que el controlador PID. Además, en comparación con el controlador CSTA, el cimbreo del controlador diseñado fue claramente suprimido sin reducir la precisión del control.