Un enfoque de control predictivo para el transporte de carga aérea con un vehículo aéreo no tripulado
Autores: Urbina-Brito, Norberto; Guerrero-Sánchez, María-Eusebia; Valencia-Palomo, Guillermo; Hernández-González, Omar; López-Estrada, Francisco-Ronay; Hoyo-Montaño, José Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un enfoque de control predictivo para el transporte de carga aérea con un vehículo aéreo no tripulado
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Resultados
Control predictivo basado en modelos
Vehículo aéreo de cuadricóptero
Carga suspendida
Dinámica
Estrategia de MPC restringida
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta los resultados de un diseño de control predictivo basado en modelos (MPC) para un vehículo aéreo de cuatro rotores con una carga suspendida. A diferencia de trabajos anteriores, el controlador tiene en cuenta la dinámica de la carga colgante, la dinámica en el espacio tridimensional y la rotación del vehículo, logrando un buen equilibrio entre tiempos de estabilización rápidos y ángulos de balanceo pequeños. El modelo matemático se basa en la formulación de Euler-Lagrange y considera la dinámica del vehículo, el cable y la carga. Luego, el modelo matemático se representa como un sistema afín a la entrada para obtener el modelo lineal para el diseño del control. Se diseñó una estrategia de MPC restringida y se comparó con un MPC no restringido y un algoritmo de la literatura para el caso de estudio. Las restricciones a considerar incluyen los límites en los ángulos de balanceo y la posición del cuadricóptero. El algoritmo de control restringido se construyó para estabilizar el vehículo aéreo. Su objetivo es seguir una trayectoria de referencia mientras atenúa el balanceo de la carga, considerando un rango máximo de balanceo. Se realizaron simulaciones numéricas para validar la estrategia de control.
Descripción
Este documento presenta los resultados de un diseño de control predictivo basado en modelos (MPC) para un vehículo aéreo de cuatro rotores con una carga suspendida. A diferencia de trabajos anteriores, el controlador tiene en cuenta la dinámica de la carga colgante, la dinámica en el espacio tridimensional y la rotación del vehículo, logrando un buen equilibrio entre tiempos de estabilización rápidos y ángulos de balanceo pequeños. El modelo matemático se basa en la formulación de Euler-Lagrange y considera la dinámica del vehículo, el cable y la carga. Luego, el modelo matemático se representa como un sistema afín a la entrada para obtener el modelo lineal para el diseño del control. Se diseñó una estrategia de MPC restringida y se comparó con un MPC no restringido y un algoritmo de la literatura para el caso de estudio. Las restricciones a considerar incluyen los límites en los ángulos de balanceo y la posición del cuadricóptero. El algoritmo de control restringido se construyó para estabilizar el vehículo aéreo. Su objetivo es seguir una trayectoria de referencia mientras atenúa el balanceo de la carga, considerando un rango máximo de balanceo. Se realizaron simulaciones numéricas para validar la estrategia de control.