Modelado de Fuerza Inducida por Flujo y Compensación Activa para una Aeronave Multirrotor Atada a un Fluido durante la Inyección Presurizada
Autores: Lee, Shawndy Michael; Ng, Wei Hien; Liu, Jingmin; Wong, Shen Kai; Srigrarom, Sutthiphong; Foong, Shaohui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado de Fuerza Inducida por Flujo y Compensación Activa para una Aeronave Multirrotor Atada a un Fluido durante la Inyección Presurizada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Interacción fluido-estructura
Quadrotor
Manguera flexible
Fluido presurizado
Dinámica de UAV
Bucle de retroalimentación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una investigación sobre los efectos de la interacción fluido-estructura (FSI) en la estabilidad de un quadrotor conectado a una manguera flexible que transporta y expulsa fluido presurizado desde una boquilla a bordo. En este estudio, se deriva una solución analítica para obtener las respuestas temporales y espaciales del extremo libre, que podrían afectar la estabilidad del quadrotor. Primero, se simuló el modelo de fuerza inducida por el flujo en el plano de la manguera para identificar las perturbaciones contribuyentes antes de la conexión física con el vehículo aéreo no tripulado (UAV). Posteriormente, las fuerzas inducidas por el flujo se introdujeron en el modelo de dinámica del UAV como perturbaciones para estudiar la respuesta FSI durante el vuelo. Se realizaron experimentos físicos para comparar las respuestas analíticas del UAV antes y durante la expulsión. Los hallazgos presentados sobre las perturbaciones debido al efecto FSI del fluido presurizado que fluye a través de la manguera flexible hacia el extremo libre y la reacción del chorro en la boquilla del UAV se utilizarán para la implementación de una estrategia de control combinada de avance-retroalimentación (FF-FB) para una fase de expulsión estable. La estrategia propuesta muestra una mejora promedio del 61.14% (eje x) y del 22.46% (eje z) en términos de compensación activa de posición durante la expulsión en comparación con un bucle de control de retroalimentación (FB) estándar.
Descripción
Este documento presenta una investigación sobre los efectos de la interacción fluido-estructura (FSI) en la estabilidad de un quadrotor conectado a una manguera flexible que transporta y expulsa fluido presurizado desde una boquilla a bordo. En este estudio, se deriva una solución analítica para obtener las respuestas temporales y espaciales del extremo libre, que podrían afectar la estabilidad del quadrotor. Primero, se simuló el modelo de fuerza inducida por el flujo en el plano de la manguera para identificar las perturbaciones contribuyentes antes de la conexión física con el vehículo aéreo no tripulado (UAV). Posteriormente, las fuerzas inducidas por el flujo se introdujeron en el modelo de dinámica del UAV como perturbaciones para estudiar la respuesta FSI durante el vuelo. Se realizaron experimentos físicos para comparar las respuestas analíticas del UAV antes y durante la expulsión. Los hallazgos presentados sobre las perturbaciones debido al efecto FSI del fluido presurizado que fluye a través de la manguera flexible hacia el extremo libre y la reacción del chorro en la boquilla del UAV se utilizarán para la implementación de una estrategia de control combinada de avance-retroalimentación (FF-FB) para una fase de expulsión estable. La estrategia propuesta muestra una mejora promedio del 61.14% (eje x) y del 22.46% (eje z) en términos de compensación activa de posición durante la expulsión en comparación con un bucle de control de retroalimentación (FB) estándar.