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Identificación del Sistema de Movimiento Longitudinal de un Vehículo Aéreo No Tripulado de Ala Fija Utilizando Datos de Vuelo No Planificados Limitados

Autores: Matos, Nuno M. B.; Marta, André C.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Identificación del Sistema de Movimiento Longitudinal de un Vehículo Aéreo No Tripulado de Ala Fija Utilizando Datos de Vuelo No Planificados Limitados


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Aeronaves
Dinámica de vuelo
Identificación de sistemas
UAV
Datos de vuelo
Entradas de control

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 33

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Adquirir conocimiento sobre la dinámica de vuelo de aeronaves es crucial para la simulación, el control, el rendimiento de la misión y el análisis de garantía de seguridad. En el mercado acelerado de UAV, las largas campañas de pruebas de vuelo son difíciles de lograr, dejando datos de vuelo controlados limitados y una cantidad significativa de datos de vuelo no planificados. Este trabajo profundiza en la aplicación de técnicas de identificación de sistemas en datos de vuelo no planificados cuando se enfrenta a una escasez de datos de pruebas de vuelo dedicados. Basado en un UAV de tamaño mediano y ala fija, se centra en la identificación del sistema de dinámicas longitudinales utilizando datos de pruebas de vuelo estructurales rutinarias de maniobras de descenso y ascenso de morro sin pautas específicas para las entradas de control dadas. La solución propuesta utiliza modelos basados en parámetros de primer y segundo orden para construir un modelo dinámico no lineal que, utilizando un algoritmo de optimización de error de mínimos cuadrados en una formulación en el dominio del tiempo, tiene sus parámetros ajustados para converger el comportamiento del modelo con la dinámica real de la aeronave. La optimización utiliza una combinación de respuestas de inclinación, altitud, velocidad del aire y tasa de inclinación como medida de la precisión del modelo. Se encuentran mejoras muy significativas en la respuesta del modelo de UAV cuando se utilizan maniobras de vuelo recortadas, lo que resulta en una estimación adecuada de importantes derivadas aerodinámicas y de control. Se muestra que el momento de inclinación y las derivadas de control son los parámetros cruciales. Sin embargo, se muestran dificultades en la estimación para maniobras de vuelo no recortadas. Se obtuvieron mejores resultados al utilizar múltiples maniobras simultáneamente en la métrica de error de optimización, en comparación con maniobras individuales que llevaron a un sesgo del sistema. El procedimiento de identificación del sistema propuesto puede aplicarse a cualquier UAV de ala fija sin necesidad de campañas específicas de pruebas de vuelo.

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