Efectos de la turbulencia en el control adaptativo basado en observadores de estado modificados: vehículo aéreo micro Black Kite
Autores: S. R. Pappu, Venkatasubramani; Steck, James E.; Ramamurthi, Guruganesh
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Efectos de la turbulencia en el control adaptativo basado en observadores de estado modificados: vehículo aéreo micro Black Kite
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Implementación
Observador de estado
Controlador adaptativo
Turbulencia
Vehículo aéreo micro
Simulación.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta la implementación de un controlador inverso dinámico adaptativo basado en un observador de estado modificado para el vehículo aéreo micro Black Kite. Las adaptaciones de inclinación y velocidad son calculadas por el observador de estado modificado en presencia de turbulencias para simular condiciones atmosféricas. Este observador de estado utiliza el error de estimación para generar las adaptaciones y, por lo tanto, es más robusto que los controladores adaptativos de referencia de modelo que utilizan errores de modelado o seguimiento. En trabajos anteriores, se probó en simulación una ley de control proporcional-integral-derivativa tradicional por su capacidad adaptativa en la dinámica longitudinal del vehículo aéreo micro Black Kite. Este controlador sigue los comandos de altitud y velocidad durante condiciones normales, pero falla en presencia de incertidumbres en los parámetros y fallos del sistema. Las adaptaciones basadas en el observador de estado modificado, junto con el controlador proporcional-integral-derivativa, permiten el seguimiento a pesar de estas condiciones. Para simular el vuelo del vehículo aéreo micro con turbulencias, se incluye un modelo de turbulencia de Dryden. Los niveles de turbulencia utilizados se basan en el factor de carga absoluto experimentado por la aeronave. La escala de longitud se estableció en 2.0 metros con una intensidad de turbulencia de 5.0 m/s que genera una turbulencia moderada. Los resultados de simulación para diversas condiciones de vuelo muestran que las adaptaciones basadas en el observador de estado modificado pudieron adaptarse a las incertidumbres y el controlador sigue la altitud y velocidad comandadas. Se presenta un resumen de los resultados para todos los casos de prueba simulados y los gráficos de respuesta de varios estados para casos de vuelo típicos.
Descripción
Este documento presenta la implementación de un controlador inverso dinámico adaptativo basado en un observador de estado modificado para el vehículo aéreo micro Black Kite. Las adaptaciones de inclinación y velocidad son calculadas por el observador de estado modificado en presencia de turbulencias para simular condiciones atmosféricas. Este observador de estado utiliza el error de estimación para generar las adaptaciones y, por lo tanto, es más robusto que los controladores adaptativos de referencia de modelo que utilizan errores de modelado o seguimiento. En trabajos anteriores, se probó en simulación una ley de control proporcional-integral-derivativa tradicional por su capacidad adaptativa en la dinámica longitudinal del vehículo aéreo micro Black Kite. Este controlador sigue los comandos de altitud y velocidad durante condiciones normales, pero falla en presencia de incertidumbres en los parámetros y fallos del sistema. Las adaptaciones basadas en el observador de estado modificado, junto con el controlador proporcional-integral-derivativa, permiten el seguimiento a pesar de estas condiciones. Para simular el vuelo del vehículo aéreo micro con turbulencias, se incluye un modelo de turbulencia de Dryden. Los niveles de turbulencia utilizados se basan en el factor de carga absoluto experimentado por la aeronave. La escala de longitud se estableció en 2.0 metros con una intensidad de turbulencia de 5.0 m/s que genera una turbulencia moderada. Los resultados de simulación para diversas condiciones de vuelo muestran que las adaptaciones basadas en el observador de estado modificado pudieron adaptarse a las incertidumbres y el controlador sigue la altitud y velocidad comandadas. Se presenta un resumen de los resultados para todos los casos de prueba simulados y los gráficos de respuesta de varios estados para casos de vuelo típicos.