Guía y Control Robustos Sin Colisiones para Vehículos Aéreos Multirrotor Subactuados
Autores: Ricardo Jr, Jorge A.; Santos, Davi A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Guía y Control Robustos Sin Colisiones para Vehículos Aéreos Multirrotor Subactuados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Guía sin colisiones
Vehículos aéreos multirrotor subactuados
Arquitectura de control de vuelo jerárquica
Obstáculos en movimiento
Incertidumbres del modelo emparejado
Separación de escalas de tiempo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Este documento se ocupa de la guía y control robustos sin colisiones de vehículos aéreos multirrotor subactuados en presencia de obstáculos móviles capaces de acelerar, restricciones de velocidad lineal y empuje del rotor, así como incertidumbres y perturbaciones del modelo coincidentes. Abordamos este problema utilizando una arquitectura de control de vuelo jerárquica compuesta por un módulo de guía de bucle externo supervisado y un módulo de control estabilizador de bucle interno. El bucle interno se diseña utilizando un esquema de control jerárquico típico que anida el bucle de control de actitud dentro del de posición. La efectividad de este esquema se basa en una adecuada separación de escalas de tiempo (TSS) entre la dinámica rotacional (más rápida) y la dinámica translacional (más lenta), lo cual no es sencillo de imponer en la práctica. Sin embargo, al combinar una ley de control de actitud de modo deslizante integral, que garantiza el seguimiento instantáneo de los comandos de actitud, con un control de posición suave y robusto, imponemos, por construcción, la satisfacción de la TSS, evitando así la pérdida de robustez y el uso de un tedioso ajuste de prueba y error de las ganancias. Por otro lado, la guía de bucle externo se basa en el método de obstáculos de control continuo, que se incrementa para respetar las restricciones de velocidad y actuadores y evitar múltiples obstáculos móviles que pueden acelerar. El método general se evalúa utilizando una simulación numérica de Monte Carlo y se demuestra que es efectivo para proporcionar un rendimiento de seguimiento satisfactorio, guía sin colisiones y la satisfacción de las restricciones de velocidad lineal y actuadores.
Descripción
Este documento se ocupa de la guía y control robustos sin colisiones de vehículos aéreos multirrotor subactuados en presencia de obstáculos móviles capaces de acelerar, restricciones de velocidad lineal y empuje del rotor, así como incertidumbres y perturbaciones del modelo coincidentes. Abordamos este problema utilizando una arquitectura de control de vuelo jerárquica compuesta por un módulo de guía de bucle externo supervisado y un módulo de control estabilizador de bucle interno. El bucle interno se diseña utilizando un esquema de control jerárquico típico que anida el bucle de control de actitud dentro del de posición. La efectividad de este esquema se basa en una adecuada separación de escalas de tiempo (TSS) entre la dinámica rotacional (más rápida) y la dinámica translacional (más lenta), lo cual no es sencillo de imponer en la práctica. Sin embargo, al combinar una ley de control de actitud de modo deslizante integral, que garantiza el seguimiento instantáneo de los comandos de actitud, con un control de posición suave y robusto, imponemos, por construcción, la satisfacción de la TSS, evitando así la pérdida de robustez y el uso de un tedioso ajuste de prueba y error de las ganancias. Por otro lado, la guía de bucle externo se basa en el método de obstáculos de control continuo, que se incrementa para respetar las restricciones de velocidad y actuadores y evitar múltiples obstáculos móviles que pueden acelerar. El método general se evalúa utilizando una simulación numérica de Monte Carlo y se demuestra que es efectivo para proporcionar un rendimiento de seguimiento satisfactorio, guía sin colisiones y la satisfacción de las restricciones de velocidad lineal y actuadores.