Control de Vuelo Robusto en Tiempo Finito de Vehículos Aéreos No Tripulados Logísticos Usando una Técnica de Estimación de Retardo en el Tiempo
Autores: Ma, Jinyu; Yu, Shengdong; Hu, Wenke; Wu, Hongyuan; Li, Xiaopeng; Zheng, Yilong; Zhang, Junhui; Chen, Puhui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control de Vuelo Robusto en Tiempo Finito de Vehículos Aéreos No Tripulados Logísticos Usando una Técnica de Estimación de Retardo en el Tiempo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Control de doble lazo cerrado propuesto
Estimación de tiempo de retardo
Control por modo deslizante
Perturbaciones inciertas
Vehículos aéreos no tripulados logísticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone una estrategia de control en cascada de doble lazo cerrado que incorpora la estimación de retraso temporal y el control por modo deslizante (SMC) para abordar el problema de las perturbaciones inciertas en vehículos aéreos no tripulados (UAV) logísticos causadas por efectos del suelo, perturbaciones por viento cruzado y cargas útiles. La estrategia de control comprende un lazo de posición y un lazo de actitud. El lazo de posición, que funciona como el lazo exterior, emplea una superficie de modo deslizante proporcional-integral-derivativa (PID) para eliminar el error en estado estacionario a través de un componente integral. Por el contrario, el lazo de actitud, que sirve como el lazo interno, utiliza un enfoque de modo deslizante terminal no singular rápido para lograr la convergencia en tiempo finito y asegurar una rápida respuesta del sistema. La técnica de estimación de retraso temporal se emplea para la estimación en línea y la compensación en tiempo real de perturbaciones desconocidas, mientras que el SMC se utiliza para mejorar la robustez del sistema de control. La combinación de la estimación de retraso temporal y el SMC ofrece ventajas complementarias. La estabilidad del sistema se demuestra utilizando la teoría de Lyapunov. La simulación en hardware en el lazo y las pruebas de vuelo demuestran que la ley de control puede lograr una salida suave y continua. La estrategia de control propuesta puede aplicarse de manera efectiva en escenarios complejos, como el vuelo en suspensión, la recuperación de un choque y el vuelo de alta maniobrabilidad, con una gran practicidad en aplicaciones de ingeniería.
Descripción
Este documento propone una estrategia de control en cascada de doble lazo cerrado que incorpora la estimación de retraso temporal y el control por modo deslizante (SMC) para abordar el problema de las perturbaciones inciertas en vehículos aéreos no tripulados (UAV) logísticos causadas por efectos del suelo, perturbaciones por viento cruzado y cargas útiles. La estrategia de control comprende un lazo de posición y un lazo de actitud. El lazo de posición, que funciona como el lazo exterior, emplea una superficie de modo deslizante proporcional-integral-derivativa (PID) para eliminar el error en estado estacionario a través de un componente integral. Por el contrario, el lazo de actitud, que sirve como el lazo interno, utiliza un enfoque de modo deslizante terminal no singular rápido para lograr la convergencia en tiempo finito y asegurar una rápida respuesta del sistema. La técnica de estimación de retraso temporal se emplea para la estimación en línea y la compensación en tiempo real de perturbaciones desconocidas, mientras que el SMC se utiliza para mejorar la robustez del sistema de control. La combinación de la estimación de retraso temporal y el SMC ofrece ventajas complementarias. La estabilidad del sistema se demuestra utilizando la teoría de Lyapunov. La simulación en hardware en el lazo y las pruebas de vuelo demuestran que la ley de control puede lograr una salida suave y continua. La estrategia de control propuesta puede aplicarse de manera efectiva en escenarios complejos, como el vuelo en suspensión, la recuperación de un choque y el vuelo de alta maniobrabilidad, con una gran practicidad en aplicaciones de ingeniería.