Un Método de Control Robusto para el Seguimiento de Trayectorias de Vehículos Aéreos No Tripulados Hipersónicos Basado en Control Predictivo de Modelos
Autores: Ding, Haixia; Xu, Bowen; Yang, Weiqi; Zhou, Yunfan; Wu, Xianyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un Método de Control Robusto para el Seguimiento de Trayectorias de Vehículos Aéreos No Tripulados Hipersónicos Basado en Control Predictivo de Modelos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Hipersónico
Vehículos de vuelo no tripulados
Seguimiento de trayectoria
Control predictivo de modelos
Restricciones
Incertidumbres
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos de vuelo no tripulados hipersónicos tienen características dinámicas complejas, como no linealidad, fuerte acoplamiento, múltiples restricciones e incertidumbre. Al operar en entornos de vuelo altamente complejos, los vehículos de vuelo no tripulados hipersónicos no solo deben enfrentarse a incertidumbres y perturbaciones como perturbaciones de parámetros y ruido, sino también lidiar con escenarios de tareas complejas como la interceptación y la evitación de zonas de no vuelo. Estos factores plantean grandes desafíos para el rendimiento del control del vehículo. Para abordar los desafíos del seguimiento de trayectorias para los vehículos bajo restricciones complejas, este documento propone un método de control de seguimiento de trayectorias basado en control predictivo por modelo (MPC). En primer lugar, se establece un modelo dinámico no lineal para los vehículos de vuelo no tripulados hipersónicos. Luego, se diseña un controlador predictivo robusto y se deriva la ley de control óptima para abordar el problema de control de seguimiento de trayectorias bajo restricciones complejas como las perturbaciones de parámetros. Finalmente, se diseñan experimentos de simulación bajo las condiciones de cambios en los parámetros aerodinámicos en el plano longitudinal y la evitación de zonas de no vuelo laterales. Los resultados de la simulación demuestran que el vehículo es capaz de rastrear de manera precisa y rápida la referencia a pesar de las perturbaciones de parámetros aerodinámicos y maniobras laterales a gran escala, validando así la efectividad del controlador.
Descripción
Los vehículos de vuelo no tripulados hipersónicos tienen características dinámicas complejas, como no linealidad, fuerte acoplamiento, múltiples restricciones e incertidumbre. Al operar en entornos de vuelo altamente complejos, los vehículos de vuelo no tripulados hipersónicos no solo deben enfrentarse a incertidumbres y perturbaciones como perturbaciones de parámetros y ruido, sino también lidiar con escenarios de tareas complejas como la interceptación y la evitación de zonas de no vuelo. Estos factores plantean grandes desafíos para el rendimiento del control del vehículo. Para abordar los desafíos del seguimiento de trayectorias para los vehículos bajo restricciones complejas, este documento propone un método de control de seguimiento de trayectorias basado en control predictivo por modelo (MPC). En primer lugar, se establece un modelo dinámico no lineal para los vehículos de vuelo no tripulados hipersónicos. Luego, se diseña un controlador predictivo robusto y se deriva la ley de control óptima para abordar el problema de control de seguimiento de trayectorias bajo restricciones complejas como las perturbaciones de parámetros. Finalmente, se diseñan experimentos de simulación bajo las condiciones de cambios en los parámetros aerodinámicos en el plano longitudinal y la evitación de zonas de no vuelo laterales. Los resultados de la simulación demuestran que el vehículo es capaz de rastrear de manera precisa y rápida la referencia a pesar de las perturbaciones de parámetros aerodinámicos y maniobras laterales a gran escala, validando así la efectividad del controlador.