Modelado y Control de Vuelo de Transición de UAV VTOL de Propulsión Distribuida con Configuración de Ala Inducida
Autores: Zhao, Qingfeng; Zhou, Zhou; Wang, Rui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado y Control de Vuelo de Transición de UAV VTOL de Propulsión Distribuida con Configuración de Ala Inducida
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propulsión
Ala
UAVs de propulsión distribuida con ala
UAVs DPW
Acoplamiento aerodinámico
Control de vuelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La integración de la propulsión y el ala en vehículos aéreos no tripulados de propulsión distribuida y ala (DPW UAVs) introduce un acoplamiento significativo entre la propulsión y la aerodinámica, complicando el modelado dinámico y el control de vuelo. Esta complejidad se intensifica al utilizar superficies de ala inducidas para el despegue y aterrizaje vertical, lo que requiere que los controladores se adapten a los cambios de configuración y a las perturbaciones durante el vuelo de transición. Este artículo desarrolla un modelo de acoplamiento propulsión-aerodinámica para un DPW UAV de tamaño mediano con alas inducidas (DPW-IW), lo que permite cálculos de rendimiento aerodinámico en tiempo real. Además, se propone un marco de control de vuelo unificado para evitar la programación y el cambio de controladores durante las transiciones de modo de vuelo. El marco de control propuesto emplea el principio de separación de escalas de tiempo, dividido en un bucle externo y un bucle interno. El bucle externo utiliza un controlador difuso para ajustar los parámetros de asignación, mientras que el bucle interno aplica métodos de inversión dinámica no lineal incremental (INDI) y asignación de control (INCA), proporcionando robustez a los cambios no lineales durante las transiciones de vuelo. Finalmente, las simulaciones bajo diversas condiciones demuestran la efectividad del controlador para garantizar transiciones suaves y robustas.
Descripción
La integración de la propulsión y el ala en vehículos aéreos no tripulados de propulsión distribuida y ala (DPW UAVs) introduce un acoplamiento significativo entre la propulsión y la aerodinámica, complicando el modelado dinámico y el control de vuelo. Esta complejidad se intensifica al utilizar superficies de ala inducidas para el despegue y aterrizaje vertical, lo que requiere que los controladores se adapten a los cambios de configuración y a las perturbaciones durante el vuelo de transición. Este artículo desarrolla un modelo de acoplamiento propulsión-aerodinámica para un DPW UAV de tamaño mediano con alas inducidas (DPW-IW), lo que permite cálculos de rendimiento aerodinámico en tiempo real. Además, se propone un marco de control de vuelo unificado para evitar la programación y el cambio de controladores durante las transiciones de modo de vuelo. El marco de control propuesto emplea el principio de separación de escalas de tiempo, dividido en un bucle externo y un bucle interno. El bucle externo utiliza un controlador difuso para ajustar los parámetros de asignación, mientras que el bucle interno aplica métodos de inversión dinámica no lineal incremental (INDI) y asignación de control (INCA), proporcionando robustez a los cambios no lineales durante las transiciones de vuelo. Finalmente, las simulaciones bajo diversas condiciones demuestran la efectividad del controlador para garantizar transiciones suaves y robustas.