Enfoque de Control por Modo Deslizante para un Sistema de Aterrizaje de Vehículo Aéreo No Tripulado de Alta Precisión Basado en Visión Bajo Perturbaciones
Autores: Wu, Hao; Wang, Wei; Wang, Tong; Suzuki, Satoshi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Enfoque de Control por Modo Deslizante para un Sistema de Aterrizaje de Vehículo Aéreo No Tripulado de Alta Precisión Basado en Visión Bajo Perturbaciones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Aterrizajes de precisión
Controlador de modo deslizante
Sistema global de navegación por satélite
Perturbaciones externas
Sistema de control de velocidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) enfrentan desafíos significativos al aterrizar en objetivos en movimiento debido a perturbaciones, como el viento, que afectan la precisión del aterrizaje. Este estudio desarrolla un sistema que aprovecha las señales del sistema global de navegación por satélite (GNSS) y los datos visuales del VANT para permitir aterrizajes precisos en tiempo real, e incorpora un controlador de modo deslizante (SMC) para mitigar las perturbaciones externas durante todo el proceso de aterrizaje. Con este fin, se propone un SMC basado en un modelo de referencia, que define valores de referencia para cada estado para mejorar la estabilidad y seguridad del sistema de control de velocidad, mejorando así el seguimiento del estado de velocidad y la precisión. La estabilidad del controlador propuesto se demuestra utilizando el método de Lyapunov y comparando su rendimiento con otros controladores, incluidos el backstepping, el regulador lineal-cuadrático (LQR) y el proporcional-integral-derivativo (PID). Los resultados experimentales revelan una reducción del 75% en el error máximo de seguimiento de velocidad y una reducción del 80% en el error máximo de aterrizaje con el controlador propuesto. Finalmente, extensas pruebas en vuelo real confirman la estabilidad y viabilidad del sistema.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) enfrentan desafíos significativos al aterrizar en objetivos en movimiento debido a perturbaciones, como el viento, que afectan la precisión del aterrizaje. Este estudio desarrolla un sistema que aprovecha las señales del sistema global de navegación por satélite (GNSS) y los datos visuales del VANT para permitir aterrizajes precisos en tiempo real, e incorpora un controlador de modo deslizante (SMC) para mitigar las perturbaciones externas durante todo el proceso de aterrizaje. Con este fin, se propone un SMC basado en un modelo de referencia, que define valores de referencia para cada estado para mejorar la estabilidad y seguridad del sistema de control de velocidad, mejorando así el seguimiento del estado de velocidad y la precisión. La estabilidad del controlador propuesto se demuestra utilizando el método de Lyapunov y comparando su rendimiento con otros controladores, incluidos el backstepping, el regulador lineal-cuadrático (LQR) y el proporcional-integral-derivativo (PID). Los resultados experimentales revelan una reducción del 75% en el error máximo de seguimiento de velocidad y una reducción del 80% en el error máximo de aterrizaje con el controlador propuesto. Finalmente, extensas pruebas en vuelo real confirman la estabilidad y viabilidad del sistema.