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Ensamblaje de Vehículo Aéreo Totalmente Actuado Expandible: Control Geométrico Adaptado de un Controlador de Vuelo Existente e Implementación de Prototipo en el Mundo Real

Autores: Shi, Chuanbeibei; Wang, Kaidi; Yu, Yushu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Ensamblaje de Vehículo Aéreo Totalmente Actuado Expandible: Control Geométrico Adaptado de un Controlador de Vuelo Existente e Implementación de Prototipo en el Mundo Real


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Ensamblaje
Vehículos aéreos
Diseño de controladores
Expandible
Implementación de prototipos
Sub-aeronaves

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Un ensamblaje compuesto por múltiples vehículos aéreos puede realizar movimiento omnidireccional con seis grados de libertad. Tal ensamblaje tiene una mayor capacidad de carga útil y mejor tolerancia a fallos en comparación con una sola aeronave. Así, estos ensamblajes tienen el potencial de convertirse en una plataforma ideal para la manipulación. Este documento investiga el diseño del controlador y la implementación de un prototipo para un ensamblaje de vehículos aéreos expandible (AVA). El AVA propuesto está compuesto por múltiples sub-aeronaves conectadas entre sí a través de juntas esféricas en su centro de masa. Cada sub-aeronave puede rotar alrededor de la junta esférica. La dinámica del sistema de un AVA de este tipo puede separarse en un sistema de variación lenta y un sistema de variación rápida. Los criterios de diseño para un controlador para este tipo de AVA se analizaron basándose en la similitud entre el sistema de variación lenta y una aeronave rígida completamente actuada. Esto puede reducir el procedimiento de diseño del controlador y aumentar la expandibilidad del AVA. Los criterios de estabilidad se analizaron cuidadosamente considerando el error de seguimiento de cada sub-aeronave. Como ejemplo, el controlador del AVA se diseñó utilizando control de linealización de trayectoria en la variedad, ya que el espacio de configuración de la aeronave es un espacio no euclidiano. Se implementó un prototipo compuesto por tres cuadricópteros. El protocolo de comunicación expandible en tiempo real entre las diferentes sub-aeronaves se diseñó basado en el bus CAN. Además, se desarrollaron el software y el hardware del prototipo del mundo real. Se realizaron pruebas tanto de simulación como del mundo real, lo que validó la viabilidad del diseño de control y la implementación del software para un ensamblaje expandible que contiene múltiples vehículos aéreos.

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