Inversión Dinámica No Lineal Adaptativa con Dinámicas de Rodaje en Tierra para el Seguimiento de Trayectorias y Despegue/Aterrizaje Autónomo Seguro de UAVs de Ala Fija
Autores: Xia, Yingdong; Huo, Mingying; Zhao, Xiyan; Wang, Lehan; Wang, Jianfeng; Yao, Yuxuan; Pan, Guiqi; Wang, Cheng; Yu, Ze
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Inversión Dinámica No Lineal Adaptativa con Dinámicas de Rodaje en Tierra para el Seguimiento de Trayectorias y Despegue/Aterrizaje Autónomo Seguro de UAVs de Ala Fija
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Diseño
Sistemas de control
Aeronaves
Autónomo
Aterrizaje
Interacciones con el suelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de sistemas de control para el despegue y aterrizaje autónomos de aeronaves, así como para operaciones en todo el sobrevuelo, incluyendo rodaje, despegue, ascenso, crucero, descenso y aterrizaje, presenta desafíos significativos. Estos desafíos surgen de la fuerte acoplamiento no lineal entre la dinámica del fuselaje y las interacciones del tren de aterrizaje con el suelo, perturbaciones específicas de fase (por ejemplo, pistas irregulares e incertidumbres aerodinámicas) y la dificultad para coordinar el seguimiento de trayectorias, la estabilidad de actitud y la gestión de carga del tren de aterrizaje en todas las fases. Para abordar estos problemas, este documento propone un sistema de control de inversión dinámica no lineal adaptativa consciente del contacto con el suelo (GCA-ANDI) para UAVs de ala fija con tren de aterrizaje triciclo. A diferencia de los métodos convencionales de PID en cascada o de NDI puro, que carecen de conciencia de fase o de modelado explícito de interacción con el suelo, GCA-ANDI integra la percepción del contacto con el suelo en tiempo real y mecanismos adaptativos a la fase. Este enfoque establece un marco de sistema de control unificado que sinergiza el seguimiento de trayectorias de alto nivel, la estabilización de actitud y la regulación de carga del tren de aterrizaje. Los resultados de simulación demuestran que el sistema de control GCA-ANDI propuesto supera a los métodos de referencia en todo el sobrevuelo. Logra mejoras significativas en la precisión de seguimiento, suprime eficazmente las fluctuaciones de actitud inducidas por interacciones con el suelo o incertidumbres aerodinámicas, equilibra la distribución de carga en múltiples ruedas y reduce el impacto estructural durante el despegue y aterrizaje. Este estudio mejora la robustez contra perturbaciones específicas de fase y proporciona una base teórica y técnica para una autonomía de alta precisión, segura y confiable en todo el sobrevuelo en aeronaves.
Descripción
El diseño de sistemas de control para el despegue y aterrizaje autónomos de aeronaves, así como para operaciones en todo el sobrevuelo, incluyendo rodaje, despegue, ascenso, crucero, descenso y aterrizaje, presenta desafíos significativos. Estos desafíos surgen de la fuerte acoplamiento no lineal entre la dinámica del fuselaje y las interacciones del tren de aterrizaje con el suelo, perturbaciones específicas de fase (por ejemplo, pistas irregulares e incertidumbres aerodinámicas) y la dificultad para coordinar el seguimiento de trayectorias, la estabilidad de actitud y la gestión de carga del tren de aterrizaje en todas las fases. Para abordar estos problemas, este documento propone un sistema de control de inversión dinámica no lineal adaptativa consciente del contacto con el suelo (GCA-ANDI) para UAVs de ala fija con tren de aterrizaje triciclo. A diferencia de los métodos convencionales de PID en cascada o de NDI puro, que carecen de conciencia de fase o de modelado explícito de interacción con el suelo, GCA-ANDI integra la percepción del contacto con el suelo en tiempo real y mecanismos adaptativos a la fase. Este enfoque establece un marco de sistema de control unificado que sinergiza el seguimiento de trayectorias de alto nivel, la estabilización de actitud y la regulación de carga del tren de aterrizaje. Los resultados de simulación demuestran que el sistema de control GCA-ANDI propuesto supera a los métodos de referencia en todo el sobrevuelo. Logra mejoras significativas en la precisión de seguimiento, suprime eficazmente las fluctuaciones de actitud inducidas por interacciones con el suelo o incertidumbres aerodinámicas, equilibra la distribución de carga en múltiples ruedas y reduce el impacto estructural durante el despegue y aterrizaje. Este estudio mejora la robustez contra perturbaciones específicas de fase y proporciona una base teórica y técnica para una autonomía de alta precisión, segura y confiable en todo el sobrevuelo en aeronaves.