Control Predictivo No Lineal Basado en Sensibilidad para Operaciones de Descenso de Aeronaves Sujeto a Restricciones de Tiempo
Autores: Dalmau, Ramon; Prats, Xavier; Baxley, Brian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Control Predictivo No Lineal Basado en Sensibilidad para Operaciones de Descenso de Aeronaves Sujeto a Restricciones de Tiempo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Optimización de trayectorias
Operación de descenso continuo
Control predictivo basado en modelos
Mitigación del impacto ambiental
Estrategias de guiado
Retraso computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La capacidad de cumplir con un tiempo de llegada controlado mientras se realiza una operación de descenso continuo permitirá operaciones de descenso respetuosas con el medio ambiente y eficientes en combustible, manteniendo al mismo tiempo el flujo en el aeropuerto. Trabajos anteriores mostraron que el control predictivo de modelos, una estrategia de guía basada en una actualización reiterada de la trayectoria óptima durante el descenso, proporciona excelentes cifras de mitigación del impacto ambiental mientras cumple con las restricciones operativas en presencia de errores de modelado. A pesar de eso, el retraso computacional asociado con la solución del problema de optimización de la trayectoria podría llevar a una degradación del rendimiento y problemas de estabilidad. Este artículo propone dos estrategias de guía basadas en la teoría de extremos vecinos que alivian este problema. Las sensibilidades paramétricas se obtienen mediante la linealización de las condiciones necesarias de optimalidad a lo largo del plan de trayectoria óptima activa para actualizarlo rápidamente ante pequeñas perturbaciones, convirtiendo efectivamente el complejo y que consume mucho tiempo problema de programación no lineal en un problema de programación cuadrática manejable. Resultados prometedores, derivados de más de 4000 simulaciones, muestran que el rendimiento de este método es comparable al de recalcular instantáneamente la trayectoria óptima en cada muestra de tiempo.
Descripción
La capacidad de cumplir con un tiempo de llegada controlado mientras se realiza una operación de descenso continuo permitirá operaciones de descenso respetuosas con el medio ambiente y eficientes en combustible, manteniendo al mismo tiempo el flujo en el aeropuerto. Trabajos anteriores mostraron que el control predictivo de modelos, una estrategia de guía basada en una actualización reiterada de la trayectoria óptima durante el descenso, proporciona excelentes cifras de mitigación del impacto ambiental mientras cumple con las restricciones operativas en presencia de errores de modelado. A pesar de eso, el retraso computacional asociado con la solución del problema de optimización de la trayectoria podría llevar a una degradación del rendimiento y problemas de estabilidad. Este artículo propone dos estrategias de guía basadas en la teoría de extremos vecinos que alivian este problema. Las sensibilidades paramétricas se obtienen mediante la linealización de las condiciones necesarias de optimalidad a lo largo del plan de trayectoria óptima activa para actualizarlo rápidamente ante pequeñas perturbaciones, convirtiendo efectivamente el complejo y que consume mucho tiempo problema de programación no lineal en un problema de programación cuadrática manejable. Resultados prometedores, derivados de más de 4000 simulaciones, muestran que el rendimiento de este método es comparable al de recalcular instantáneamente la trayectoria óptima en cada muestra de tiempo.