Control de Velocidad Adaptado de Motor de Dos Tiempos con Hélice para UAVs Pequeños Basado en Medición y Modelado de Recuperación
Autores: Feng, Yifang; Chen, Tao; Liu, Qinwang; Zhao, Heng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control de Velocidad Adaptado de Motor de Dos Tiempos con Hélice para UAVs Pequeños Basado en Medición y Modelado de Recuperación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Motor-propulsor
Presión del aire
Procesos de combustión
Control de avance
Motor de combustión interna
Controlador de retroalimentación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La velocidad del motor-helice determina directamente la potencia de salida para los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) con motores de combustión interna. Sin embargo, la presión de aire variable puede afectar el intercambio de aire y los procesos de combustión del motor, causando cambios menores que afectan la velocidad del motor y resultan en variaciones en el empuje de la hélice. Se propuso una estrategia de control de bucle simple que incorpora un modelo de entrada de aire de avance con retroalimentación del acelerador para pequeños VANT equipados con un motor de combustión interna de dos tiempos y hélice. El modelo de avance se construyó con un modelo simplificado de la trayectoria del aire basado en la medición de scavenging, que combinó el método de gas trazador y la simulación CFD mediante un modelo de cámara de combustión de dos zonas. La estrategia de control de avance se construyó mediante un modelo simplificado de cárter-scavenging-cilindro con resultados CFD bajo diferentes presiones de aire, demostrando un error del 1% en comparación con la simulación CFD. Se sugirió un método iterativo de avance para calcular la eficiencia. Se construyó un controlador de retroalimentación utilizando PID difuso para una instrumentación mínima en el control del motor para pequeñas aeronaves. Finalmente, la estrategia de control de bucle simple fue validada a través de simulación y experimentación. Los resultados indican una reducción del 89% en el error de velocidad promedio bajo presión de aire variable y una disminución del 83.7% en el sobreimpulso de velocidad promedio en experimentos de objetivo de velocidad de paso continuo.
Descripción
La velocidad del motor-helice determina directamente la potencia de salida para los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) con motores de combustión interna. Sin embargo, la presión de aire variable puede afectar el intercambio de aire y los procesos de combustión del motor, causando cambios menores que afectan la velocidad del motor y resultan en variaciones en el empuje de la hélice. Se propuso una estrategia de control de bucle simple que incorpora un modelo de entrada de aire de avance con retroalimentación del acelerador para pequeños VANT equipados con un motor de combustión interna de dos tiempos y hélice. El modelo de avance se construyó con un modelo simplificado de la trayectoria del aire basado en la medición de scavenging, que combinó el método de gas trazador y la simulación CFD mediante un modelo de cámara de combustión de dos zonas. La estrategia de control de avance se construyó mediante un modelo simplificado de cárter-scavenging-cilindro con resultados CFD bajo diferentes presiones de aire, demostrando un error del 1% en comparación con la simulación CFD. Se sugirió un método iterativo de avance para calcular la eficiencia. Se construyó un controlador de retroalimentación utilizando PID difuso para una instrumentación mínima en el control del motor para pequeñas aeronaves. Finalmente, la estrategia de control de bucle simple fue validada a través de simulación y experimentación. Los resultados indican una reducción del 89% en el error de velocidad promedio bajo presión de aire variable y una disminución del 83.7% en el sobreimpulso de velocidad promedio en experimentos de objetivo de velocidad de paso continuo.