Identificación del Sistema de Vehículo Aéreo No Tripulado Multirrotor Heterogéneo
Autores: Hoshu, Ayaz Ahmed; Wang, Liuping; Ansari, Shahzeb; Sattar, Abdul; Bilal, Manzoor Hyder Alias
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Identificación del Sistema de Vehículo Aéreo No Tripulado Multirrotor Heterogéneo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Eficiente en energía
Multirrotor heterogéneo
Características aerodinámicas
Estrategia de control
Modelado del sistema
Modelo dinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Se presenta en este documento un sistema aéreo no tripulado (UAS) multirrotor heterogéneo y eficiente en energía, en el que se obtienen las características aerodinámicas tanto del helicóptero como del quadrotor en un único diseño multirrotor. Presenta la eficiencia energética y la resistencia de un helicóptero, manteniendo la simplicidad mecánica, el control y la maniobrabilidad de un quadrotor; empleando un gran rotor central para obtener la mayor parte de la sustentación y cuatro pequeños rotores inclinados en los brazos para el control. Desarrollar una estrategia de control estable y robusta requiere un modelo preciso del sistema. Debido a las complejidades mecánicas añadidas del nuevo diseño, incluyendo la existencia de acoplamientos y giroscopios, la modelización a través de las ecuaciones dinámicas del multirrotor no sería posible para proporcionar resultados precisos. Por lo tanto, se requiere una modelización precisa del sistema para el desarrollo de una estrategia de control estable y robusta. Este documento propone un nuevo método de identificación de sistemas con el objetivo de estimar experimentalmente el modelo dinámico preciso del multirrotor heterogéneo. El enfoque consiste en la utilización de señales de excitación de entrada, un filtro de muestreo de frecuencia y la derivación de funciones de transferencia a través de un método de ajuste de curvas complejo. Para validar la precisión de las funciones de transferencia obtenidas, se implementan controladores PID autoajustados experimentalmente sobre las funciones de transferencia. Se utiliza un controlador de vuelo diseñado a medida para implementar experimentalmente la idea propuesta. Los resultados presentados demuestran la eficacia del enfoque propuesto para el UAS multirrotor heterogéneo.
Descripción
Se presenta en este documento un sistema aéreo no tripulado (UAS) multirrotor heterogéneo y eficiente en energía, en el que se obtienen las características aerodinámicas tanto del helicóptero como del quadrotor en un único diseño multirrotor. Presenta la eficiencia energética y la resistencia de un helicóptero, manteniendo la simplicidad mecánica, el control y la maniobrabilidad de un quadrotor; empleando un gran rotor central para obtener la mayor parte de la sustentación y cuatro pequeños rotores inclinados en los brazos para el control. Desarrollar una estrategia de control estable y robusta requiere un modelo preciso del sistema. Debido a las complejidades mecánicas añadidas del nuevo diseño, incluyendo la existencia de acoplamientos y giroscopios, la modelización a través de las ecuaciones dinámicas del multirrotor no sería posible para proporcionar resultados precisos. Por lo tanto, se requiere una modelización precisa del sistema para el desarrollo de una estrategia de control estable y robusta. Este documento propone un nuevo método de identificación de sistemas con el objetivo de estimar experimentalmente el modelo dinámico preciso del multirrotor heterogéneo. El enfoque consiste en la utilización de señales de excitación de entrada, un filtro de muestreo de frecuencia y la derivación de funciones de transferencia a través de un método de ajuste de curvas complejo. Para validar la precisión de las funciones de transferencia obtenidas, se implementan controladores PID autoajustados experimentalmente sobre las funciones de transferencia. Se utiliza un controlador de vuelo diseñado a medida para implementar experimentalmente la idea propuesta. Los resultados presentados demuestran la eficacia del enfoque propuesto para el UAS multirrotor heterogéneo.