Marco ADRC en Cascada para el Control Robusto de UAVs Coaxiales con Incertidumbres y Perturbaciones
Autores: Cui, Can; Wang, Zi"an; Wang, Miao; Xu, Chao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Marco ADRC en Cascada para el Control Robusto de UAVs Coaxiales con Incertidumbres y Perturbaciones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Coaxial
Contra-rotor
Vehículos aéreos no tripulados
ADRC-C
Control de rechazo de perturbaciones
Eficiencia aerodinámica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) de contra-rotor coaxial son atractivos por su estructura compacta y eficiencia aerodinámica, lo que los hace adecuados para operaciones de larga duración y carga pesada. Sin embargo, la configuración coaxial introduce un fuerte acoplamiento de rotores, desfase y perturbaciones adicionales, lo que plantea desafíos significativos para un control estable. Para superar estos problemas, proponemos un marco de Control de Rechazo de Perturbaciones Activas en Cascada (ADRC-C), en el que se adopta una estructura de control de dos niveles. El bucle externo emplea un controlador ADRC clásico para estimar y compensar las fuerzas externas acumuladas, proporcionando el comando de actitud compensado al bucle interno. El bucle interno, a su vez, adopta un Observador de Estado Extendida (ESO) basado en SO(3) para manejar perturbaciones de par de alta frecuencia a través de estimación y compensación en tiempo real. El enfoque propuesto se valida a través de simulaciones numéricas. Los resultados confirman que el ADRC en cascada supera consistentemente al control PID convencional en precisión de seguimiento, respuesta transitoria y rechazo de perturbaciones, demostrando una fuerte robustez para misiones exigentes de UAV coaxiales.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) de contra-rotor coaxial son atractivos por su estructura compacta y eficiencia aerodinámica, lo que los hace adecuados para operaciones de larga duración y carga pesada. Sin embargo, la configuración coaxial introduce un fuerte acoplamiento de rotores, desfase y perturbaciones adicionales, lo que plantea desafíos significativos para un control estable. Para superar estos problemas, proponemos un marco de Control de Rechazo de Perturbaciones Activas en Cascada (ADRC-C), en el que se adopta una estructura de control de dos niveles. El bucle externo emplea un controlador ADRC clásico para estimar y compensar las fuerzas externas acumuladas, proporcionando el comando de actitud compensado al bucle interno. El bucle interno, a su vez, adopta un Observador de Estado Extendida (ESO) basado en SO(3) para manejar perturbaciones de par de alta frecuencia a través de estimación y compensación en tiempo real. El enfoque propuesto se valida a través de simulaciones numéricas. Los resultados confirman que el ADRC en cascada supera consistentemente al control PID convencional en precisión de seguimiento, respuesta transitoria y rechazo de perturbaciones, demostrando una fuerte robustez para misiones exigentes de UAV coaxiales.