Mejora en Tiempo Real de un Control de Seguimiento de Trayectoria Basado en el Algoritmo de Super-Torsión para una Aeronave Cuadricóptero
Autores: González-Hernández, Iván; Salazar, Sergio; Lozano, Rogelio; Ramírez-Ayala, Oscar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Mejora en Tiempo Real de un Control de Seguimiento de Trayectoria Basado en el Algoritmo de Super-Torsión para una Aeronave Cuadricóptero
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Control de seguimiento de trayectoria
Helicóptero quadrotor
Modo deslizante de segundo orden
Algoritmo de super-torsión
Entornos al aire libre
Mediciones de GPS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo aborda el desarrollo y la validación experimental de un control de seguimiento de trayectoria para un sistema de helicóptero cuatrirrotor autónomo en miniatura (prototipo X4) utilizando un algoritmo de control robusto basado en la técnica de modo deslizante de segundo orden, también conocida como algoritmo de super-twisting, en entornos exteriores. Esta estrategia de control no lineal garantiza la convergencia en tiempo finito a una trayectoria deseada r(t) en presencia de perturbaciones externas o incertidumbres en el modelo que afectan el comportamiento adecuado de nuestro helicóptero cuatrirrotor. Para este propósito, se selecciona una trayectoria de curva suave polinómica como señal de referencia donde las derivadas correspondientes de la función están acotadas. Además, consideramos perturbaciones debido a ráfagas de viento que actúan sobre el vehículo aéreo, y la señal de referencia está preprogramada en un sistema de piloto automático avanzado. La solución propuesta consiste en implementar una ley de control en tiempo real basada en el control de super-twisting utilizando mediciones de GPS para obtener la posición en el plano xy y lograr la trayectoria deseada. Se presentan resultados de simulación y experimentales del control de seguimiento de trayectoria para demostrar el rendimiento y la robustez del controlador no lineal propuesto en condiciones de viento.
Descripción
Este artículo aborda el desarrollo y la validación experimental de un control de seguimiento de trayectoria para un sistema de helicóptero cuatrirrotor autónomo en miniatura (prototipo X4) utilizando un algoritmo de control robusto basado en la técnica de modo deslizante de segundo orden, también conocida como algoritmo de super-twisting, en entornos exteriores. Esta estrategia de control no lineal garantiza la convergencia en tiempo finito a una trayectoria deseada r(t) en presencia de perturbaciones externas o incertidumbres en el modelo que afectan el comportamiento adecuado de nuestro helicóptero cuatrirrotor. Para este propósito, se selecciona una trayectoria de curva suave polinómica como señal de referencia donde las derivadas correspondientes de la función están acotadas. Además, consideramos perturbaciones debido a ráfagas de viento que actúan sobre el vehículo aéreo, y la señal de referencia está preprogramada en un sistema de piloto automático avanzado. La solución propuesta consiste en implementar una ley de control en tiempo real basada en el control de super-twisting utilizando mediciones de GPS para obtener la posición en el plano xy y lograr la trayectoria deseada. Se presentan resultados de simulación y experimentales del control de seguimiento de trayectoria para demostrar el rendimiento y la robustez del controlador no lineal propuesto en condiciones de viento.