Controlador Predictivo de Modelo en Tiempo Discreto Usando Funciones de Laguerre para la Supresión Activa de Flutter de un ala 2D con un Flap
Autores: Darabseh, Tariq; Tarabulsi, Abdallah; Mourad, Abdel-Hamid I.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Controlador Predictivo de Modelo en Tiempo Discreto Usando Funciones de Laguerre para la Supresión Activa de Flutter de un ala 2D con un Flap
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Controlador predictivo de modelo
Supresión de flutter
Ala bidimensional
Modelo en espacio de estados
Filtro de Kalman
Aplicaciones aeroelásticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se presenta un controlador predictivo en tiempo discreto utilizando funciones ortonormales de Laguerre (LMPC) para la supresión activa del flutter de un ala bidimensional con un flaps. En este trabajo, se deriva un modelo matemático lineal en espacio de estados para los grados de libertad de cabeceo, inmersión y flaps bajo aerodinámica no estacionaria y se utiliza para determinar la velocidad y frecuencia de flutter lineales de los parámetros de un ala experimental seleccionada. Para verificar el modelo, los resultados de la simulación en lazo abierto se comparan con un estudio experimental utilizando la misma ala de la literatura. El sistema en espacio de estados se discretiza y se diseña y ajusta el LMPC con un filtro de Kalman utilizando el entorno de simulación MATLAB a una velocidad seleccionada en la región de flutter lineal. Se explora la ventaja del control predictivo de tratar con restricciones de entrada de manera sistemática a través de un análisis cuantitativo de la respuesta de los controladores LMPC restringidos y no restringidos. Los resultados indican que teóricamente ambos casos pueden ofrecer un rendimiento excelente. Sin embargo, la trayectoria de entrada generada por el LMPC no restringido es muy agresiva de tal manera que se considera impráctica en comparación con los límites físicos de un actuador experimental de la literatura. Se investiga el potencial del LMPC para lograr un rendimiento razonable a un costo computacional significativamente menor en comparación con el controlador predictivo clásico (MPC) midiendo el tiempo requerido por la misma computadora para calcular la trayectoria de control para ambos controladores. Los datos sugieren que el LMPC requiere una potencia computacional notablemente baja, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones aeroelásticas rápidas.
Descripción
En este artículo, se presenta un controlador predictivo en tiempo discreto utilizando funciones ortonormales de Laguerre (LMPC) para la supresión activa del flutter de un ala bidimensional con un flaps. En este trabajo, se deriva un modelo matemático lineal en espacio de estados para los grados de libertad de cabeceo, inmersión y flaps bajo aerodinámica no estacionaria y se utiliza para determinar la velocidad y frecuencia de flutter lineales de los parámetros de un ala experimental seleccionada. Para verificar el modelo, los resultados de la simulación en lazo abierto se comparan con un estudio experimental utilizando la misma ala de la literatura. El sistema en espacio de estados se discretiza y se diseña y ajusta el LMPC con un filtro de Kalman utilizando el entorno de simulación MATLAB a una velocidad seleccionada en la región de flutter lineal. Se explora la ventaja del control predictivo de tratar con restricciones de entrada de manera sistemática a través de un análisis cuantitativo de la respuesta de los controladores LMPC restringidos y no restringidos. Los resultados indican que teóricamente ambos casos pueden ofrecer un rendimiento excelente. Sin embargo, la trayectoria de entrada generada por el LMPC no restringido es muy agresiva de tal manera que se considera impráctica en comparación con los límites físicos de un actuador experimental de la literatura. Se investiga el potencial del LMPC para lograr un rendimiento razonable a un costo computacional significativamente menor en comparación con el controlador predictivo clásico (MPC) midiendo el tiempo requerido por la misma computadora para calcular la trayectoria de control para ambos controladores. Los datos sugieren que el LMPC requiere una potencia computacional notablemente baja, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones aeroelásticas rápidas.