Control No Lineal Robusto con Estimación de Perturbaciones e Incertidumbres de Parámetros para UAVs y Motores de Corriente Continua Sin Escobillas Integrados
Autores: Vera Vaca, Claudia Verónica; Di Gennaro, Stefano; Vaca García, Claudia Carolina; Acosta Lúa, Cuauhtémoc
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control No Lineal Robusto con Estimación de Perturbaciones e Incertidumbres de Parámetros para UAVs y Motores de Corriente Continua Sin Escobillas Integrados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Uav
Sistema de control
Robustez
Perturbaciones
Control no lineal
Actuadores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) se han vuelto cada vez más prevalentes en diversas aplicaciones, que van desde la vigilancia hasta la entrega de paquetes. Lograr un control preciso de la posición del VANT mientras se mejora la robustez frente a incertidumbres y perturbaciones sigue siendo un desafío crítico. En este estudio, proponemos un sistema de control no lineal robusto para un VANT y sus actuadores, centrándonos en controlar con precisión el vector de referencia de posición y mejorar la robustez frente a incertidumbres de parámetros y perturbaciones externas. La estrategia de control emplea dos lazos de control: un lazo externo para el marco del VANT y un lazo interno para los actuadores del VANT. El lazo externo genera las velocidades angulares requeridas para que los actuadores sigan el vector de posición de referencia utilizando la salida del VANT, y el lazo interno asegura que los actuadores sigan estas referencias de velocidad angular. Ambos lazos de control utilizan controladores tipo PI por simplicidad. El sistema propuesto incorpora técnicas de control no lineales y estrategias de estimación para perturbaciones y variaciones de parámetros, lo que permite una adaptación dinámica a las condiciones ambientales cambiantes. Se realizaron simulaciones numéricas utilizando tanto Simulink(r) como el entorno simulado de PX4 Autopilot, mostrando la efectividad del sistema de control propuesto para lograr un control preciso de la posición y un rendimiento robusto tanto para el VANT como para sus actuadores en presencia de incertidumbres y perturbaciones. Estos resultados subrayan la aplicabilidad potencial del sistema de control en otros escenarios operativos de VANT.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) se han vuelto cada vez más prevalentes en diversas aplicaciones, que van desde la vigilancia hasta la entrega de paquetes. Lograr un control preciso de la posición del VANT mientras se mejora la robustez frente a incertidumbres y perturbaciones sigue siendo un desafío crítico. En este estudio, proponemos un sistema de control no lineal robusto para un VANT y sus actuadores, centrándonos en controlar con precisión el vector de referencia de posición y mejorar la robustez frente a incertidumbres de parámetros y perturbaciones externas. La estrategia de control emplea dos lazos de control: un lazo externo para el marco del VANT y un lazo interno para los actuadores del VANT. El lazo externo genera las velocidades angulares requeridas para que los actuadores sigan el vector de posición de referencia utilizando la salida del VANT, y el lazo interno asegura que los actuadores sigan estas referencias de velocidad angular. Ambos lazos de control utilizan controladores tipo PI por simplicidad. El sistema propuesto incorpora técnicas de control no lineales y estrategias de estimación para perturbaciones y variaciones de parámetros, lo que permite una adaptación dinámica a las condiciones ambientales cambiantes. Se realizaron simulaciones numéricas utilizando tanto Simulink(r) como el entorno simulado de PX4 Autopilot, mostrando la efectividad del sistema de control propuesto para lograr un control preciso de la posición y un rendimiento robusto tanto para el VANT como para sus actuadores en presencia de incertidumbres y perturbaciones. Estos resultados subrayan la aplicabilidad potencial del sistema de control en otros escenarios operativos de VANT.