Control de objetivo de vórtice de viento de un UAV de protección de plantas basado en un modelo de parámetros de vuelo del vórtice de viento del arroz
Autores: Xing, Hang; Liu, Zhijie; Huang, Taoran; Dong, Minyue; Lv, Jia; Tang, Feng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control de objetivo de vórtice de viento de un UAV de protección de plantas basado en un modelo de parámetros de vuelo del vórtice de viento del arroz
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Flujo de aire fuerte
Vórtice de viento
Eficiencia de utilización de pesticidas
Sistema de control de vuelo
Control PID
Control difuso
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
El fuerte flujo de aire debajo de un dron rotativo genera un vórtice de viento dentro del dosel de arroz; el control preciso de la distancia del vórtice de viento y el área del vórtice de viento puede mejorar la eficiencia de utilización de pesticidas. Este documento calcula la curva de parámetros de vuelo basada en el objetivo del vórtice de viento del modelo de control de parámetros del vórtice de viento del dron de protección de plantas de cuatro rotores, diseña un sistema de control de vuelo utilizando un controlador de vuelo Cube Orange y una computadora a bordo Jetson AGX Xavier, e implementa el control de parámetros de vuelo utilizando tanto algoritmos de control PID como de control difuso. Los resultados experimentales indican que al utilizar el control PID y el control difuso, los valores promedio de desviación de altitud de vuelo de UAV y velocidad son de 0.08 m, 0.08 m/s, 0.06 m y 0.08 m/s, respectivamente. Al utilizar el control PID, los errores promedio de distancia y área del objetivo aguas abajo y aguas arriba son de 0.17 m y 0.37 m y 0.20 m y 0.46 m, respectivamente. Los valores correspondientes para el control difuso son 0.12 m, 0.38 m, 0.09 m y 0.31 m. En los doce experimentos de viaje, la varianza del parámetro objetivo utilizando el control difuso fue relativamente menor para ocho viajes en comparación con el control PID, que tuvo una menor varianza para cuatro viajes. En general, el efecto del control difuso es superior. El método de control de vórtice de viento propuesto en este documento puede permitir de manera efectiva la pulverización precisa de pesticidas por drones. Esto tiene implicaciones significativas para reducir los costos de producción agrícola y proteger el medio ambiente natural.
Descripción
El fuerte flujo de aire debajo de un dron rotativo genera un vórtice de viento dentro del dosel de arroz; el control preciso de la distancia del vórtice de viento y el área del vórtice de viento puede mejorar la eficiencia de utilización de pesticidas. Este documento calcula la curva de parámetros de vuelo basada en el objetivo del vórtice de viento del modelo de control de parámetros del vórtice de viento del dron de protección de plantas de cuatro rotores, diseña un sistema de control de vuelo utilizando un controlador de vuelo Cube Orange y una computadora a bordo Jetson AGX Xavier, e implementa el control de parámetros de vuelo utilizando tanto algoritmos de control PID como de control difuso. Los resultados experimentales indican que al utilizar el control PID y el control difuso, los valores promedio de desviación de altitud de vuelo de UAV y velocidad son de 0.08 m, 0.08 m/s, 0.06 m y 0.08 m/s, respectivamente. Al utilizar el control PID, los errores promedio de distancia y área del objetivo aguas abajo y aguas arriba son de 0.17 m y 0.37 m y 0.20 m y 0.46 m, respectivamente. Los valores correspondientes para el control difuso son 0.12 m, 0.38 m, 0.09 m y 0.31 m. En los doce experimentos de viaje, la varianza del parámetro objetivo utilizando el control difuso fue relativamente menor para ocho viajes en comparación con el control PID, que tuvo una menor varianza para cuatro viajes. En general, el efecto del control difuso es superior. El método de control de vórtice de viento propuesto en este documento puede permitir de manera efectiva la pulverización precisa de pesticidas por drones. Esto tiene implicaciones significativas para reducir los costos de producción agrícola y proteger el medio ambiente natural.