Identificación de sistemas de alta fidelidad basada en datos de vuelo del hexacóptero DJI M600 Pro
Autores: Bauer, Péter; Nagy, Mihály
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Identificación de sistemas de alta fidelidad basada en datos de vuelo del hexacóptero DJI M600 Pro
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Investigación
Aplicación industrial
Hexacóptero DJI M600 Pro
Identificación de modelos de control
Kit de Desarrollo de Software a Bordo de DJI (OSDK)
Identificación de modelos de sistemas dinámicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La investigación y la aplicación industrial pueden requerir controladores personalizados de alto nivel para drones industriales. Así, este documento presenta la identificación del modelo dinámico y de control de alta fidelidad del hexacóptero DJI M600 Pro. Este es un multicóptero ampliamente utilizado en la comunidad de investigación e industrial debido a su alta capacidad de carga y fiabilidad. Para apoyar a estas comunidades, el enfoque de la identificación del modelo de control se centró en la exploración e implementación de las funcionalidades del Kit de Desarrollo de Software a Bordo (OSDK) de DJI, incluyendo también algunos modos especiales no convencionales. Así, el modelo resultante puede ser controlado con las mismas funcionalidades de OSDK que el dron real, haciendo que el desarrollo y la aplicación del control sean efectivos en tiempo. Primero, se introduce la estructura de hardware y software del sistema adicional a bordo del DJI M600. Luego, se muestran los modelos dinámicos y de control postulados. A continuación, se presentan campañas de pruebas de vuelo reales que generan datos para la identificación del sistema. Luego, se estiman las propiedades de masa e inerciales para los conjuntos de baterías TB47S y TB48S y la carga útil personalizada del UAV Forerunner. La identificación del modelo del sistema dinámico incluye los efectos aerodinámicos y considera las fuerzas de sustentación, verticales y horizontales junto con los componentes de viento horizontal estático y, finalmente, los momentos y dinámicas de rotación. Los componentes del sistema de control fueron identificados siguiendo la estructura de OSDK, incluyendo bucles verticales, horizontales y de guiñada. Después de la identificación, el modelo fue validado y refinado basado en una prueba de vuelo no utilizada y datos de simulación en bucle de software. La simulación es proporcionada por DJI y también se comparó con resultados de vuelo reales. Esta comparación mostró que la simulación de DJI cubre bien la dinámica del dron real, pero requiere estar conectado al dron y necesita que los controladores a bordo sean implementados con antelación, lo que limita la aplicabilidad y aumenta el tiempo de desarrollo. Esta fue otra motivación para introducir una simulación independiente en Matlab Simulink, que cubre todos los modos importantes del control de OSDK y puede ejecutarse únicamente en Matlab sin ningún soporte de hardware. El modelo construido será publicado para el beneficio de la comunidad de investigación e industrial.
Descripción
La investigación y la aplicación industrial pueden requerir controladores personalizados de alto nivel para drones industriales. Así, este documento presenta la identificación del modelo dinámico y de control de alta fidelidad del hexacóptero DJI M600 Pro. Este es un multicóptero ampliamente utilizado en la comunidad de investigación e industrial debido a su alta capacidad de carga y fiabilidad. Para apoyar a estas comunidades, el enfoque de la identificación del modelo de control se centró en la exploración e implementación de las funcionalidades del Kit de Desarrollo de Software a Bordo (OSDK) de DJI, incluyendo también algunos modos especiales no convencionales. Así, el modelo resultante puede ser controlado con las mismas funcionalidades de OSDK que el dron real, haciendo que el desarrollo y la aplicación del control sean efectivos en tiempo. Primero, se introduce la estructura de hardware y software del sistema adicional a bordo del DJI M600. Luego, se muestran los modelos dinámicos y de control postulados. A continuación, se presentan campañas de pruebas de vuelo reales que generan datos para la identificación del sistema. Luego, se estiman las propiedades de masa e inerciales para los conjuntos de baterías TB47S y TB48S y la carga útil personalizada del UAV Forerunner. La identificación del modelo del sistema dinámico incluye los efectos aerodinámicos y considera las fuerzas de sustentación, verticales y horizontales junto con los componentes de viento horizontal estático y, finalmente, los momentos y dinámicas de rotación. Los componentes del sistema de control fueron identificados siguiendo la estructura de OSDK, incluyendo bucles verticales, horizontales y de guiñada. Después de la identificación, el modelo fue validado y refinado basado en una prueba de vuelo no utilizada y datos de simulación en bucle de software. La simulación es proporcionada por DJI y también se comparó con resultados de vuelo reales. Esta comparación mostró que la simulación de DJI cubre bien la dinámica del dron real, pero requiere estar conectado al dron y necesita que los controladores a bordo sean implementados con antelación, lo que limita la aplicabilidad y aumenta el tiempo de desarrollo. Esta fue otra motivación para introducir una simulación independiente en Matlab Simulink, que cubre todos los modos importantes del control de OSDK y puede ejecutarse únicamente en Matlab sin ningún soporte de hardware. El modelo construido será publicado para el beneficio de la comunidad de investigación e industrial.