Identificación Experimental de la Dinámica Translacional de un Noveno Octocóptero de Dos Capas
Autores: Elhesasy, Mohamed; Khader, Rashed; Dief, Tarek N.; Kamra, Mohamed M.; Okasha, Mohamed; Alnuaimi, Saeed K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Identificación Experimental de la Dinámica Translacional de un Noveno Octocóptero de Dos Capas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Enfoque
Dinámica translacional
Octocóptero
Controlador
Pruebas de vuelo
Modelo empírico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un enfoque sistemático para identificar la dinámica translacional de un novedoso octocóptero de dos capas. Inicialmente, derivamos el modelo dinámico teórico no lineal del octocóptero convencional utilizando la formulación de Newton-Euler, con el objetivo de obtener un modelo simplificado adecuado para ajustar las ganancias PID necesarias para la implementación del controlador. A continuación, se diseña y prueba un controlador en el entorno de Matlab/Simulink para garantizar un rendimiento de vuelo estable del octocóptero. Posteriormente, se desarrolla, fabrica y ensambla el prototipo del octocóptero novedoso, seguido de una serie de pruebas de vuelo al aire libre realizadas bajo diversas condiciones ambientales para recopilar datos que representen las características de vuelo del vehículo de dos capas en diferentes escenarios. Basándonos en los datos registrados durante los vuelos, identificamos las funciones de transferencia de la dinámica translacional del vehículo modificado utilizando el método de error de predicción (PEM). El modelo empírico se valida a través de diferentes pruebas de vuelo. Los resultados presentados en este estudio exhiben un alto nivel de concordancia y demuestran la eficacia del enfoque propuesto para predecir la posición del octocóptero basándose únicamente en las entradas del motor y los estados iniciales del sistema. A pesar de la no linealidad inherente, las interacciones aerodinámicas significativas y la naturaleza fuertemente acoplada del sistema, nuestros hallazgos destacan la robustez y fiabilidad del enfoque propuesto, que puede utilizarse para identificar el modelo de cualquier tipo de UAV de múltiples rotores o de ala fija, específicamente cuando se tiene un diseño desafiante.
Descripción
Este documento propone un enfoque sistemático para identificar la dinámica translacional de un novedoso octocóptero de dos capas. Inicialmente, derivamos el modelo dinámico teórico no lineal del octocóptero convencional utilizando la formulación de Newton-Euler, con el objetivo de obtener un modelo simplificado adecuado para ajustar las ganancias PID necesarias para la implementación del controlador. A continuación, se diseña y prueba un controlador en el entorno de Matlab/Simulink para garantizar un rendimiento de vuelo estable del octocóptero. Posteriormente, se desarrolla, fabrica y ensambla el prototipo del octocóptero novedoso, seguido de una serie de pruebas de vuelo al aire libre realizadas bajo diversas condiciones ambientales para recopilar datos que representen las características de vuelo del vehículo de dos capas en diferentes escenarios. Basándonos en los datos registrados durante los vuelos, identificamos las funciones de transferencia de la dinámica translacional del vehículo modificado utilizando el método de error de predicción (PEM). El modelo empírico se valida a través de diferentes pruebas de vuelo. Los resultados presentados en este estudio exhiben un alto nivel de concordancia y demuestran la eficacia del enfoque propuesto para predecir la posición del octocóptero basándose únicamente en las entradas del motor y los estados iniciales del sistema. A pesar de la no linealidad inherente, las interacciones aerodinámicas significativas y la naturaleza fuertemente acoplada del sistema, nuestros hallazgos destacan la robustez y fiabilidad del enfoque propuesto, que puede utilizarse para identificar el modelo de cualquier tipo de UAV de múltiples rotores o de ala fija, específicamente cuando se tiene un diseño desafiante.