Control basado en la planitud diferencial sin singularidades de una clase de plataformas aéreas de 5 grados de libertad con aplicaciones a sistemas de UAV duales articulados pasivamente
Autores: Sun, Jiali; Yu, Yushu; Chen, Zhe; Jiang, Meichen; Meng, Xin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control basado en la planitud diferencial sin singularidades de una clase de plataformas aéreas de 5 grados de libertad con aplicaciones a sistemas de UAV duales articulados pasivamente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Plataformas
PADUAVs
Estrategia de control de evitación de singularidades
Salidas planas
Control de actitud
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento se centra en una clase de plataformas aéreas de 5 grados de libertad (5-DOF), particularmente en los UAVs duales articulados pasivamente (PADUAVs). Estas plataformas tienen el potencial de lograr un movimiento omnidireccional, ya que sus articulaciones están libres de restricciones de posición. Sin embargo, los PADUAVs enfrentan problemas de singularidad en ciertas configuraciones. Para abordar este desafío, proponemos una nueva estrategia de control para evitar singularidades. El enfoque comienza con un análisis de las salidas planas del sistema aéreo de 5-DOF. Basado en este análisis, diseñamos una estrategia de asignación cuidadosa que mapea el control de posición al control de actitud a través de las salidas planas. Se introduce una actitud intermedia variable para asegurar que esta asignación permanezca libre de singularidades en todas las configuraciones del vehículo aéreo de 5-DOF. La estabilidad del controlador propuesto se prueba rigurosamente. Luego aplicamos el método de control propuesto a la plataforma PADUAV, proporcionando un modelado, análisis y desacoplamiento dinámico detallados del sistema. Debido a la presencia de dinámicas adicionales del subvehículo en el PADUAV, también se desarrolla un módulo auxiliar de asignación de actitud. Las estrategias de asignación de control de posición y actitud propuestas permiten que el controlador mantenga una estabilidad libre de singularidades en todas las configuraciones. Finalmente, implementamos una estrategia de control de seguimiento de 5-DOF específicamente adaptada para el PADUAV. Las simulaciones numéricas validan la efectividad del enfoque propuesto, demostrando su robustez y fiabilidad en tareas de manipulación aérea.
Descripción
Este documento se centra en una clase de plataformas aéreas de 5 grados de libertad (5-DOF), particularmente en los UAVs duales articulados pasivamente (PADUAVs). Estas plataformas tienen el potencial de lograr un movimiento omnidireccional, ya que sus articulaciones están libres de restricciones de posición. Sin embargo, los PADUAVs enfrentan problemas de singularidad en ciertas configuraciones. Para abordar este desafío, proponemos una nueva estrategia de control para evitar singularidades. El enfoque comienza con un análisis de las salidas planas del sistema aéreo de 5-DOF. Basado en este análisis, diseñamos una estrategia de asignación cuidadosa que mapea el control de posición al control de actitud a través de las salidas planas. Se introduce una actitud intermedia variable para asegurar que esta asignación permanezca libre de singularidades en todas las configuraciones del vehículo aéreo de 5-DOF. La estabilidad del controlador propuesto se prueba rigurosamente. Luego aplicamos el método de control propuesto a la plataforma PADUAV, proporcionando un modelado, análisis y desacoplamiento dinámico detallados del sistema. Debido a la presencia de dinámicas adicionales del subvehículo en el PADUAV, también se desarrolla un módulo auxiliar de asignación de actitud. Las estrategias de asignación de control de posición y actitud propuestas permiten que el controlador mantenga una estabilidad libre de singularidades en todas las configuraciones. Finalmente, implementamos una estrategia de control de seguimiento de 5-DOF específicamente adaptada para el PADUAV. Las simulaciones numéricas validan la efectividad del enfoque propuesto, demostrando su robustez y fiabilidad en tareas de manipulación aérea.