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Control de Actitud de Aerostatos Flexibles con Fallos en los Actuadores mediante Deslizamiento Terminal Nonsingular Adaptativo Backstepping

Autores: Liu, Shiqian; Whidborne, James F.; Song, Sipeng; Lyu, Weizhi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Control de Actitud de Aerostatos Flexibles con Fallos en los Actuadores mediante Deslizamiento Terminal Nonsingular Adaptativo Backstepping


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Dirigible flexible
Perturbaciones del viento
Saturación del actuador
Fallos en las superficies de control
Modo deslizante terminal
Control por retroceso

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento estudia el control de seguimiento de actitud de un dirigible flexible sometido a perturbaciones del viento, saturación de actuadores y fallos en las superficies de control. Se establecen modelos eficientes de dirigibles flexibles, que incluyen deformación elástica, movimientos de cuerpo rígido y su acoplamiento, a través de la teoría de Lagrange. Se propone un modo deslizante terminal no singular rápido (NTSM) combinado con un control de retroceso para el problema. Los beneficios de este enfoque son las ventajas del NTSM en términos de alta robustez, rápida respuesta transitoria y convergencia en tiempo finito, así como el control de retroceso en términos de estabilidad asintótica global. Sin embargo, la principal limitación del NTSM de retroceso es que su procedimiento de diseño depende del conocimiento previo de los valores límite de la perturbación y los fallos. Para superar esta limitación, se diseña un observador de viento para compensar el efecto de las perturbaciones del viento, se diseña un compensador anti-saturación para compensar la saturación del actuador, y se diseña un estimador de fallos adaptativo para estimar los fallos de las superficies de control. La estabilidad exponencial global del sistema de control en lazo cerrado se garantiza utilizando la teoría de estabilidad de Lyapunov. Finalmente, los resultados de simulación demuestran la efectividad y las ventajas del control propuesto para el dirigible flexible Skyship-500, incluso en presencia de perturbaciones del viento desconocidas, fallos en las superficies de control y diferentes variantes de rigidez.

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