Una Nueva Estrategia de Control de Actitud para un Dron Cuadricóptero con Dinámica de Actuadores Basada en un Observador de Perturbaciones de Modo Deslizante de Alto Orden
Autores: Xu, Linxi; Qin, Kaiyu; Tang, Fan; Shi, Mengji; Lin, Boxian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Una Nueva Estrategia de Control de Actitud para un Dron Cuadricóptero con Dinámica de Actuadores Basada en un Observador de Perturbaciones de Modo Deslizante de Alto Orden
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Drones quadrotor
Control de actitud
Perturbaciones
Observador de perturbaciones en modo deslizante
Dinámica de actuadores
Estrategia de control
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En el control de actitud de drones quadrotor, es necesario hacer frente a perturbaciones coincidentes y no coincidentes causadas por acoplamientos no lineales, incertidumbres del modelo y perturbaciones externas, así como considerar los efectos causados por la dinámica del actuador. Con el objetivo de seguir con precisión las trayectorias deseadas bajo los factores mencionados, se propone una nueva estrategia de control combinando un control por retroalimentación de estado con un observador de perturbaciones de modo deslizante de orden alto (HOSMDO). El HOSMDO se basa en el diferenciador de modo deslizante de orden alto (HOSM) y la técnica del observador de estado extendido (ESO), lo que permite la estimación robusta exacta de perturbaciones y sus derivadas de orden arbitrario en tiempo finito. A diferencia de los esquemas de control basados en métodos de retroceso, el controlador propuesto se diseña con una mentalidad holística. Específicamente, se construye primero un marco de retroalimentación base, y las perturbaciones y derivadas relevantes requeridas para el marco base son generadas por los HOSMDO para obtener el esquema de control general. Las condiciones de estabilidad de los controladores diseñados con y sin considerar la dinámica del actuador se analizan por separado. En este último caso, la dinámica del actuador impone restricciones adicionales sobre los parámetros de control. Las simulaciones numéricas validan la efectividad de la estrategia de control propuesta.
Descripción
En el control de actitud de drones quadrotor, es necesario hacer frente a perturbaciones coincidentes y no coincidentes causadas por acoplamientos no lineales, incertidumbres del modelo y perturbaciones externas, así como considerar los efectos causados por la dinámica del actuador. Con el objetivo de seguir con precisión las trayectorias deseadas bajo los factores mencionados, se propone una nueva estrategia de control combinando un control por retroalimentación de estado con un observador de perturbaciones de modo deslizante de orden alto (HOSMDO). El HOSMDO se basa en el diferenciador de modo deslizante de orden alto (HOSM) y la técnica del observador de estado extendido (ESO), lo que permite la estimación robusta exacta de perturbaciones y sus derivadas de orden arbitrario en tiempo finito. A diferencia de los esquemas de control basados en métodos de retroceso, el controlador propuesto se diseña con una mentalidad holística. Específicamente, se construye primero un marco de retroalimentación base, y las perturbaciones y derivadas relevantes requeridas para el marco base son generadas por los HOSMDO para obtener el esquema de control general. Las condiciones de estabilidad de los controladores diseñados con y sin considerar la dinámica del actuador se analizan por separado. En este último caso, la dinámica del actuador impone restricciones adicionales sobre los parámetros de control. Las simulaciones numéricas validan la efectividad de la estrategia de control propuesta.