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Control robusto de seguimiento no lineal para aeronaves no tripuladas en presencia de vórtices de estela

Autores: Kazarin, Petr; Golubev, Vladimir; MacKunis, William; Moreno, Claudia

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Control robusto de seguimiento no lineal para aeronaves no tripuladas en presencia de vórtices de estela


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Trayectoria de vuelo
Vehículos aéreos no tripulados
Perturbaciones externas
Turbulencia
Vórtices de estela
Método de control

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 38

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La trayectoria de vuelo de vehículos aéreos no tripulados (UAVs) puede ser significativamente afectada por perturbaciones externas como turbulencias, vórtices de estela ascendente o ráfagas de viento. Estos efectos presentan desafíos para la seguridad de vuelo de los UAVs. Por lo tanto, abordar estos desafíos es de vital importancia para la integración de sistemas aéreos no tripulados (UAS) en el Sistema Nacional de Espacio Aéreo (NAS), especialmente en zonas terminales. Este trabajo presenta un método robusto de control no lineal que ha sido diseñado para lograr la regulación de cabeceo/guiñada en presencia de perturbaciones externas no modeladas y no linealidades del sistema. Los datos de las mediciones experimentales realizadas en aeropuertos por la NASA, así como las simulaciones de alta fidelidad de vórtices de estela, se utilizan en el estudio. Se proporcionan comparaciones de simulación lado a lado entre la ley de control no lineal robusta y las leyes de control lineal y PID para mayor completitud. Estas simulaciones se centran en aplicaciones que involucran pequeños UAVs afectados por la perturbación del vórtice de estela en las cercanías del suelo (que modela la fase de despegue o aterrizaje) así como en la zona fuera del suelo. Los resultados demuestran la capacidad del controlador no lineal propuesto para rechazar asintóticamente la perturbación del vórtice de estela en presencia de las no linealidades en el sistema (es decir, variaciones paramétricas, perturbaciones no modeladas, variables en el tiempo). Además, el controlador no lineal está diseñado con una estructura computacionalmente eficiente sin necesidad de cálculos complejos o aproximadores de funciones en el bucle de control. Esta estructura está motivada por aplicaciones de UAV donde los recursos computacionales a bordo son limitados.

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