Control de Modo Deslizante Basado en Observador de Estado Extendida para Aeronaves en Formación Ajustada Considerando Vórtices de Estela e Incertidumbre
Autores: Zheng, Ruiping; Zhu, Qi; Huang, Shan; Du, Zhihui; Shi, Jingping; Lyu, Yongxi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control de Modo Deslizante Basado en Observador de Estado Extendida para Aeronaves en Formación Ajustada Considerando Vórtices de Estela e Incertidumbre
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Formación
UAVs
Aerodinámica
Vórtice
Controlador
Simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La formación compacta de vehículos aéreos no tripulados (VANT) proporciona numerosas ventajas en aplicaciones prácticas, aumentando no solo su alcance, sino también su eficiencia durante las misiones. Sin embargo, la aerodinámica del compañero se ve afectada por los vórtices de estela generados por la aeronave líder en una formación compacta, lo que resulta en interferencias impredecibles. En este estudio, se desarrolló un modelo matemático de vórtice de estela, y se simularon las características aerodinámicas de una formación compacta utilizando el software Xflow. Se construyó un método de control robusto para formaciones compactas, en el que la perturbación se estima primero con un observador de estado extendido, y luego se diseñó un controlador de modo deslizante (CMD), lo que permite al compañero rastrear con precisión la posición bajo condiciones de vórtice de estela de la aeronave líder. Se confirmó la estabilidad del controlador diseñado. Finalmente, el controlador fue simulado y verificado en plataformas de simulación matemática y semi-física, y los resultados experimentales mostraron que el controlador tiene una alta precisión en la formación compacta y es robusto.
Descripción
La formación compacta de vehículos aéreos no tripulados (VANT) proporciona numerosas ventajas en aplicaciones prácticas, aumentando no solo su alcance, sino también su eficiencia durante las misiones. Sin embargo, la aerodinámica del compañero se ve afectada por los vórtices de estela generados por la aeronave líder en una formación compacta, lo que resulta en interferencias impredecibles. En este estudio, se desarrolló un modelo matemático de vórtice de estela, y se simularon las características aerodinámicas de una formación compacta utilizando el software Xflow. Se construyó un método de control robusto para formaciones compactas, en el que la perturbación se estima primero con un observador de estado extendido, y luego se diseñó un controlador de modo deslizante (CMD), lo que permite al compañero rastrear con precisión la posición bajo condiciones de vórtice de estela de la aeronave líder. Se confirmó la estabilidad del controlador diseñado. Finalmente, el controlador fue simulado y verificado en plataformas de simulación matemática y semi-física, y los resultados experimentales mostraron que el controlador tiene una alta precisión en la formación compacta y es robusto.