Mecanismo Insensible Basado en Modelo No Lineal Predictivo para la Guía de UAVs Interceptando Objetivos en Maniobra con Restricciones de Entrada
Autores: Huang, Danpeng; Zhang, Mingjie; Zhan, Taideng; Ma, Jianjun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Mecanismo Insensible Basado en Modelo No Lineal Predictivo para la Guía de UAVs Interceptando Objetivos en Maniobra con Restricciones de Entrada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estrategia de orientación innovadora propuesta
NMPC-IM
Vehículo Aéreo No Tripulado
Escenarios de persecución-esquiva
Gasto energético promedio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo propone una estrategia de guía innovadora, denominada NMPC-IM, que integra el Mecanismo Insensible (IM) con el Control Predictivo No Lineal (NMPC) para escenarios de persecución-evitación de Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV), con el objetivo de interceptar de manera efectiva objetivos en maniobra, considerando las restricciones de entrada y minimizando el gasto energético promedio. En primer lugar, se propone el principio básico del IM, que se transforma en una función de costo adicional en el NMPC. En segundo lugar, para estimar los estados del objetivo en maniobra, se desarrolla un observador de perturbaciones de modo deslizante de tiempo fijo. En tercer lugar, la tarea de interceptación del UAV se formula en un problema integral de Programación Cuadrática (QP), y se presenta la estrategia de guía NMPC-IM, que luego se mejora mediante el ajuste de parámetros y la determinación de la entrada máxima. Finalmente, se llevan a cabo simulaciones numéricas para validar la efectividad del método propuesto, y los resultados de la simulación muestran que la estrategia de guía NMPC-IM puede disminuir el gasto energético promedio al mitigar el impacto de la maniobrabilidad del objetivo, optimizando la trayectoria del UAV durante el proceso de interceptación.
Descripción
Este artículo propone una estrategia de guía innovadora, denominada NMPC-IM, que integra el Mecanismo Insensible (IM) con el Control Predictivo No Lineal (NMPC) para escenarios de persecución-evitación de Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV), con el objetivo de interceptar de manera efectiva objetivos en maniobra, considerando las restricciones de entrada y minimizando el gasto energético promedio. En primer lugar, se propone el principio básico del IM, que se transforma en una función de costo adicional en el NMPC. En segundo lugar, para estimar los estados del objetivo en maniobra, se desarrolla un observador de perturbaciones de modo deslizante de tiempo fijo. En tercer lugar, la tarea de interceptación del UAV se formula en un problema integral de Programación Cuadrática (QP), y se presenta la estrategia de guía NMPC-IM, que luego se mejora mediante el ajuste de parámetros y la determinación de la entrada máxima. Finalmente, se llevan a cabo simulaciones numéricas para validar la efectividad del método propuesto, y los resultados de la simulación muestran que la estrategia de guía NMPC-IM puede disminuir el gasto energético promedio al mitigar el impacto de la maniobrabilidad del objetivo, optimizando la trayectoria del UAV durante el proceso de interceptación.