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Control Activo Tolerante a Fallos para UAV Quadrotor contra Fallos de Sensor Diagnosticados por el Bosque Aleatorio Secuencial Automático

Autores: Ai, Shaojie; Song, Jia; Cai, Guobiao; Zhao, Kai

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Control Activo Tolerante a Fallos para UAV Quadrotor contra Fallos de Sensor Diagnosticados por el Bosque Aleatorio Secuencial Automático


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Método independiente del modelo
Control pasivo tolerante a fallos
Vehículo aéreo no tripulado quadrotor
Fallos de sensores
Información sobre fallos
AFTC de alto rendimiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El control de rechazo de perturbaciones activo (ADRC) es un método independiente del modelo ampliamente utilizado en el control pasivo tolerante a fallos del vehículo aéreo no tripulado quadrotor. Si bien se ha demostrado la efectividad del ADRC en el tratamiento de fallos de actuadores, su tolerancia a fallos de sensores requiere mejoras. En este artículo, se propone un esquema de control tolerante a fallos activo (AFTC) basado en ADRC para controlar la actitud de vuelo frente a fallos de sensores para mejorar la fiabilidad. Específicamente, se presenta un rastreador de estado semi-dependiente del modelo para reducir la influencia del seguimiento lento y acentuar el fallo del sensor incluso en maniobras variables. Derivado del bosque aleatorio, se diseña y aplica un método mejorado llamado bosque aleatorio secuencial automático para aislar e identificar fallos en tiempo real. Una vez que se genera la compensación de tolerancia con la información del fallo, se logra un AFTC de alto rendimiento. Los resultados de la simulación muestran que el método propuesto puede seguir efectivamente el residual cuando ocurre simultáneamente un fallo de sensor y un cambio de maniobra. Se obtiene información precisa sobre el fallo en menos de 0.04 s, incluso para fallos pequeños en el nivel de ruido. La precisión del diagnóstico es superior al 86.05% (100% cuando se excluyen los fallos pequeños), y la precisión de identificación supera el 97.25%. El corto tiempo de asentamiento (0.176 s cuando se excluye el fallo pequeño) y el modesto error en estado estacionario validan el rendimiento avanzado y robusto de tolerancia del método AFTC propuesto.

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