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Modelado Matemático y Control de Vectorización de Empuje Fluídico de un UAV con Alas Delta

Autores: Tanveer, Ahsan; Ahmad, Sarvat Mushtaq

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Modelado Matemático y Control de Vectorización de Empuje Fluídico de un UAV con Alas Delta


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Control de inclinación
Vehículo aéreo no tripulado
Vectorización de empuje fluidico
Superficie Coanda
Ganancia aerodinámica
Controlador PID

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 27

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El control de inclinación de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) utilizando vectorización de empuje fluidico (FTV) es una técnica relativamente novedosa que no requiere superficies de control móviles, como los elevadores. En este artículo, el trabajo previo de los autores sobre la caracterización de un banco de pruebas FTV de co-flujo está validado aún más utilizando el banco de pruebas dinámico libre para inclinación. La deflexión de un chorro primario después de la inyección de un chorro secundario de alta velocidad fue capturada utilizando la técnica de visualización de flujo con mechones, junto con el registro experimental de la fuerza normal subsiguiente que impactó en la superficie de Coanda, resultando en el momento de inclinación. Se examina el efecto de las velocidades de flujo primario y secundario en la deflexión del chorro de escape, así como en el ángulo de inclinación de la aeronave. La ganancia aerodinámica, así como la inercia de un banco de pruebas de VANT con ala delta, se calculan a través de experimentos y se introducen en la ecuación de movimiento (e.o.m). La e.o.m desarrollada ayudó en el diseño de un controlador PID basado en modelo para el control del movimiento de inclinación utilizando la técnica de lugar de raíces multiparamétrica. El controlador ajustado por lugar de raíces sirve como un controlador de referencia para la evaluación del rendimiento de los controladores ajustados por algoritmo genético (GA) y optimización por enjambre de partículas (PSO). Además, se emplearon métricas del dominio de frecuencia de márgenes de ganancia y fase para alcanzar un diseño de control robusto. Los experimentos realizados en un entorno de simulación revelan que el PSO-PID resulta en una mejor respuesta del VANT en comparación con el controlador de inclinación base.

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