Modelado matemático no lineal y control robusto de formación de UAV bajo variaciones paramétricas y perturbaciones externas
Autores: Vera Vaca, Claudia Verónica; Di Gennaro, Stefano; Vaca García, Claudia Carolina; Acosta Lúa, Cuauhtémoc
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado matemático no lineal y control robusto de formación de UAV bajo variaciones paramétricas y perturbaciones externas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Control de formación
UAVs
Marco basado en backstepping
Seguimiento de trayectoria
Robustez
Coordinación multi-UAV
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este documento introduce una estrategia robusta de control de formación para Vehículos Aéreos No Tripulados (UAVs) diseñada para mantener trayectorias coordinadas y posicionamiento relativo en el espacio tridimensional. La metodología propuesta aborda los desafíos de las incertidumbres paramétricas y las perturbaciones externas mediante un marco basado en backstepping con controles virtuales proporcionales-integrales integrados. La estrategia de control estabiliza los errores de seguimiento en los ejes , , y , asegurando que los UAVs mantengan una formación cohesionada incluso en presencia de variaciones en el modelo dinámico y perturbaciones ambientales. El enfoque combina modelos dinámicos de movimiento de UAV, incorporando comportamientos de translación y rotación, con una descomposición de distancias relativas en el marco de referencia local del líder para garantizar un control preciso de la formación. Este marco mejora la estabilidad, el seguimiento de trayectorias y la rechazo de perturbaciones. La validación a través de simulaciones en MATLAB-Simulink demuestra la efectividad de la estrategia propuesta, mostrando su capacidad para mantener la formación y la adherencia a la trayectoria bajo diversas condiciones de operación. Los resultados enfatizan la robustez y flexibilidad del enfoque de control, haciéndolo adecuado para aplicaciones exigentes que requieren una coordinación precisa de varios UAVs.
Descripción
Este documento introduce una estrategia robusta de control de formación para Vehículos Aéreos No Tripulados (UAVs) diseñada para mantener trayectorias coordinadas y posicionamiento relativo en el espacio tridimensional. La metodología propuesta aborda los desafíos de las incertidumbres paramétricas y las perturbaciones externas mediante un marco basado en backstepping con controles virtuales proporcionales-integrales integrados. La estrategia de control estabiliza los errores de seguimiento en los ejes , , y , asegurando que los UAVs mantengan una formación cohesionada incluso en presencia de variaciones en el modelo dinámico y perturbaciones ambientales. El enfoque combina modelos dinámicos de movimiento de UAV, incorporando comportamientos de translación y rotación, con una descomposición de distancias relativas en el marco de referencia local del líder para garantizar un control preciso de la formación. Este marco mejora la estabilidad, el seguimiento de trayectorias y la rechazo de perturbaciones. La validación a través de simulaciones en MATLAB-Simulink demuestra la efectividad de la estrategia propuesta, mostrando su capacidad para mantener la formación y la adherencia a la trayectoria bajo diversas condiciones de operación. Los resultados enfatizan la robustez y flexibilidad del enfoque de control, haciéndolo adecuado para aplicaciones exigentes que requieren una coordinación precisa de varios UAVs.