Control de Seguimiento de Trayectoria de UAVs de Ala Fija Pequeños bajo Perturbaciones de Viento
Autores: Chen, Pengyun; Zhang, Guobing; Li, Jiacheng; Chang, Ze; Yan, Qichen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control de Seguimiento de Trayectoria de UAVs de Ala Fija Pequeños bajo Perturbaciones de Viento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Problemas
Control de seguimiento de trayectoria tridimensional
Controlador de función de base radial de modo deslizante integral globalmente estable
GSISM
Red neuronal RBF
Rendimiento anti-disturbio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Con el objetivo de abordar los problemas de baja precisión de seguimiento y débil capacidad de anti-disturbio en el control de seguimiento de trayectoria tridimensional de vehículos aéreos no tripulados (UAV) de ala fija pequeños, se diseña un controlador de Función de Base Radial de Modo Deslizante Integral Globalmente Estable en el Plano S (GSISM+RBF S-Plane). El controlador adopta un modo de bucle interno y externo, donde el bucle externo utiliza el control de Modo Deslizante Integral Globalmente Estable (GSISM) y el bucle interno utiliza el control en el Plano S. Al mismo tiempo, la perturbación desconocida en el modelo se estima a través de una red neuronal RBF. En primer lugar, se diseña el controlador del bucle externo basado en el GSISM, y su estabilidad se prueba utilizando la teoría de Lyapunov. Luego, se diseña el controlador en el Plano S para la señal de instrucción del bucle interno. Considerando la complejidad de la derivación en el controlador del Plano S, se introduce un diferenciador de segundo orden. Finalmente, considerando el problema de la perturbación del viento externo, se modela, estudia y procesa el controlador para reflejar mejor el impacto del viento externo real en el seguimiento de la trayectoria del UAV. Por último, se utilizan el control de Modo Deslizante Globalmente Estable (GSSM) y el control de Modo Deslizante Integral Globalmente Estable en el Plano S (GSISM S-Plane) para un experimento comparativo. Los resultados de la simulación muestran que el controlador GSISM+RBF S-Plane diseñado puede seguir con precisión la trayectoria ideal en comparación con el controlador GSSM y el controlador GSISM S-Plane, y tiene un buen rendimiento de control y rendimiento anti-disturbio.
Descripción
Con el objetivo de abordar los problemas de baja precisión de seguimiento y débil capacidad de anti-disturbio en el control de seguimiento de trayectoria tridimensional de vehículos aéreos no tripulados (UAV) de ala fija pequeños, se diseña un controlador de Función de Base Radial de Modo Deslizante Integral Globalmente Estable en el Plano S (GSISM+RBF S-Plane). El controlador adopta un modo de bucle interno y externo, donde el bucle externo utiliza el control de Modo Deslizante Integral Globalmente Estable (GSISM) y el bucle interno utiliza el control en el Plano S. Al mismo tiempo, la perturbación desconocida en el modelo se estima a través de una red neuronal RBF. En primer lugar, se diseña el controlador del bucle externo basado en el GSISM, y su estabilidad se prueba utilizando la teoría de Lyapunov. Luego, se diseña el controlador en el Plano S para la señal de instrucción del bucle interno. Considerando la complejidad de la derivación en el controlador del Plano S, se introduce un diferenciador de segundo orden. Finalmente, considerando el problema de la perturbación del viento externo, se modela, estudia y procesa el controlador para reflejar mejor el impacto del viento externo real en el seguimiento de la trayectoria del UAV. Por último, se utilizan el control de Modo Deslizante Globalmente Estable (GSSM) y el control de Modo Deslizante Integral Globalmente Estable en el Plano S (GSISM S-Plane) para un experimento comparativo. Los resultados de la simulación muestran que el controlador GSISM+RBF S-Plane diseñado puede seguir con precisión la trayectoria ideal en comparación con el controlador GSSM y el controlador GSISM S-Plane, y tiene un buen rendimiento de control y rendimiento anti-disturbio.