Control de Seguimiento de Trayectoria Basado en Observador de Tiempo Fijo Desconocido para QUAV con Saturación de Actuadores y Fallos
Autores: Shao, Shikai; Xu, Shuangyin; Zhao, Yuanjie; Wu, Xiaojing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control de Seguimiento de Trayectoria Basado en Observador de Tiempo Fijo Desconocido para QUAV con Saturación de Actuadores y Fallos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Trayectoria
Quadrotor
Control
Perturbación
Observador
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El problema de control de seguimiento de trayectoria de un vehículo aéreo no tripulado cuatrirrotor (QUAV) sujeto a perturbaciones externas, incertidumbres de inercia, fallos en los actuadores y saturación de entrada se aborda en este documento. A diferencia de trabajos anteriores, la saturación de entrada aquí se refiere a la saturación de la velocidad del rotor en lugar de la saturación de empuje y torque. Primero, el sistema de control se desacopla en subsistemas translacionales y rotacionales. Luego, para ambos subsistemas, se desarrollan dos nuevos observadores de entrada desconocida (UIO) de tiempo fijo basados en filtrado de perturbaciones para estimar rápidamente y con precisión la perturbación acumulada sin conocimiento del límite de las perturbaciones. Además, se proponen controladores de seguimiento de tiempo fijo para los subsistemas translacionales y rotacionales basados en los valores de estimación proporcionados por el UIO para estabilizar los errores de seguimiento en una pequeña región en un tiempo fijo, independientemente de los valores iniciales. Se presenta un análisis teórico basado en el método de Lyapunov para demostrar la estabilidad. Finalmente, los resultados de la simulación muestran que el método de control propuesto es efectivo. Se lleva a cabo una simulación comparativa para validar la superioridad del observador propuesto y su ventaja se puede resumir en: (1) no se necesita el límite superior de la perturbación o su derivada; (2) los resultados de estimación son más suaves y la precisión de observación es mayor debido a la ausencia de la función signo; (3) la perturbación mutante también puede ser estimada rápida y precisamente.
Descripción
El problema de control de seguimiento de trayectoria de un vehículo aéreo no tripulado cuatrirrotor (QUAV) sujeto a perturbaciones externas, incertidumbres de inercia, fallos en los actuadores y saturación de entrada se aborda en este documento. A diferencia de trabajos anteriores, la saturación de entrada aquí se refiere a la saturación de la velocidad del rotor en lugar de la saturación de empuje y torque. Primero, el sistema de control se desacopla en subsistemas translacionales y rotacionales. Luego, para ambos subsistemas, se desarrollan dos nuevos observadores de entrada desconocida (UIO) de tiempo fijo basados en filtrado de perturbaciones para estimar rápidamente y con precisión la perturbación acumulada sin conocimiento del límite de las perturbaciones. Además, se proponen controladores de seguimiento de tiempo fijo para los subsistemas translacionales y rotacionales basados en los valores de estimación proporcionados por el UIO para estabilizar los errores de seguimiento en una pequeña región en un tiempo fijo, independientemente de los valores iniciales. Se presenta un análisis teórico basado en el método de Lyapunov para demostrar la estabilidad. Finalmente, los resultados de la simulación muestran que el método de control propuesto es efectivo. Se lleva a cabo una simulación comparativa para validar la superioridad del observador propuesto y su ventaja se puede resumir en: (1) no se necesita el límite superior de la perturbación o su derivada; (2) los resultados de estimación son más suaves y la precisión de observación es mayor debido a la ausencia de la función signo; (3) la perturbación mutante también puede ser estimada rápida y precisamente.