Transición de modelado aerodinámico no lineal mezclado y control robusto de perturbaciones anti-armónicas de UAV de ala fija con rotor inclinado
Autores: Liao, Jingxian; Bang, Hyochoong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Transición de modelado aerodinámico no lineal mezclado y control robusto de perturbaciones anti-armónicas de UAV de ala fija con rotor inclinado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Modelo aerodinámico
Vehículo aéreo no tripulado de rotor inclinado
Fase de transición
Observador de perturbaciones armónicas
Controlador de modo deslizante super-twisting
Errores de seguimiento
Licencia
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Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio propuso un novedoso modelo aerodinámico no lineal combinado para el vehículo aéreo no tripulado (VANT) de rotor inclinado durante la fase de transición para manejar el vuelo a alto ángulo de ataque (AoA), que agregaba el modo de placa plana y el modo lineal de los coeficientes aerodinámicos. Además, un observador de perturbaciones armónicas (HDO) y un controlador de modo deslizante de super-torsión (STSMC) abordaron las perturbaciones externas de rápido cambio y atenuaron el problema de oscilaciones en el SMC original. Los resultados de seguimiento de trayectoria comparativos indicaron que el modelo aerodinámico combinado rastrea con precisión las señales de referencia sin errores de seguimiento, lo que demostró un rendimiento superior en comparación con el modelo aerodinámico tradicional, con una reducción del 2.2%, 50%, 73.6% y 11.2% en el tiempo requerido para rastrear el ángulo de cabeceo, la tasa de cabeceo y las velocidades u y w, respectivamente. Por el contrario, el modelo tradicional mostró errores de seguimiento significativos, que variaron desde 0.016 grados en el canal del ángulo de cabeceo hasta 1.25 grados/s en el canal de la tasa de cabeceo, y 0.6 m/s para la velocidad u y 0.01 m/s para la velocidad w. Además, los resultados de entrada de control comparativos ilustraron que se requería el menor esfuerzo de control para el esquema de control HDO-STSMC propuesto con una función de combinación, mientras que el ESO-SMC original experimentó más oscilaciones y cambios bruscos de amplitud, tardando el doble de tiempo en converger, con errores de seguimiento considerables como 1.067 grados en el canal del ángulo de cabeceo, 0.788 grados/s en el canal de la tasa de cabeceo, 1.554 m/s para la velocidad u y 0.746 m/s para la velocidad w, lo que verificó la viabilidad y superioridad del HDO-STSMC propuesto con la función de combinación. Dos índices de rendimiento revelaron la estabilidad robusta y la rápida convergencia del modelo aerodinámico combinado de transición propuesto con el esquema de control HDO-STSMC.
Descripción
Este estudio propuso un novedoso modelo aerodinámico no lineal combinado para el vehículo aéreo no tripulado (VANT) de rotor inclinado durante la fase de transición para manejar el vuelo a alto ángulo de ataque (AoA), que agregaba el modo de placa plana y el modo lineal de los coeficientes aerodinámicos. Además, un observador de perturbaciones armónicas (HDO) y un controlador de modo deslizante de super-torsión (STSMC) abordaron las perturbaciones externas de rápido cambio y atenuaron el problema de oscilaciones en el SMC original. Los resultados de seguimiento de trayectoria comparativos indicaron que el modelo aerodinámico combinado rastrea con precisión las señales de referencia sin errores de seguimiento, lo que demostró un rendimiento superior en comparación con el modelo aerodinámico tradicional, con una reducción del 2.2%, 50%, 73.6% y 11.2% en el tiempo requerido para rastrear el ángulo de cabeceo, la tasa de cabeceo y las velocidades u y w, respectivamente. Por el contrario, el modelo tradicional mostró errores de seguimiento significativos, que variaron desde 0.016 grados en el canal del ángulo de cabeceo hasta 1.25 grados/s en el canal de la tasa de cabeceo, y 0.6 m/s para la velocidad u y 0.01 m/s para la velocidad w. Además, los resultados de entrada de control comparativos ilustraron que se requería el menor esfuerzo de control para el esquema de control HDO-STSMC propuesto con una función de combinación, mientras que el ESO-SMC original experimentó más oscilaciones y cambios bruscos de amplitud, tardando el doble de tiempo en converger, con errores de seguimiento considerables como 1.067 grados en el canal del ángulo de cabeceo, 0.788 grados/s en el canal de la tasa de cabeceo, 1.554 m/s para la velocidad u y 0.746 m/s para la velocidad w, lo que verificó la viabilidad y superioridad del HDO-STSMC propuesto con la función de combinación. Dos índices de rendimiento revelaron la estabilidad robusta y la rápida convergencia del modelo aerodinámico combinado de transición propuesto con el esquema de control HDO-STSMC.