Optimización Generalizada AMS Cuatridimensional Considerando el Inoperativo Crítico del Motor para un eVTOL
Autores: Zhang, Jiannan; Söpper, Max; Holzapfel, Florian; Zhang, Shuguang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimización Generalizada AMS Cuatridimensional Considerando el Inoperativo Crítico del Motor para un eVTOL
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Método
AMS
EVTOLs
Momentos
Optimización
Control
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, presentamos un método para optimizar el conjunto de momentos alcanzables (AMS) para aumentar la autoridad de control de los vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL). A diferencia de los AMS 3D para aviones convencionales, el control en vuelo estacionario de los eVTOL requiere un empuje vertical producido por el sistema de elevación motorizado además de tres momentos. Los límites de los momentos y el empuje vertical están acoplados debido a la saturación de entrada, y, como resultado, el concepto del AMS tradicional se extiende al conjunto de momentos generalizado 4D para tener en cuenta este efecto de acoplamiento. Dado un conjunto de momentos requerido (RMS) derivado de los requisitos del sistema, la optimización se formula como un problema de cobertura de poliedros convexos 4D, es decir, la cobertura del AMS sobre el RMS, de tal manera que se maximice la autoridad de control disponible del sistema para cumplir con los requisitos prescritos. La optimización tiene en cuenta no solo el vuelo nominal, sino también una situación crítica de motor inoperativo. Para probar el método, se aplica a un eVTOL con ocho rotores para optimizar la orientación de los rotores con respecto al eje del cuerpo. Los resultados indican una cobertura altamente mejorada del RMS tanto para situaciones sin fallos como para situaciones de un motor inoperativo. Se realizan pruebas de simulación en bucle cerrado tanto para configuraciones óptimas como no óptimas para validar aún más los resultados.
Descripción
En este artículo, presentamos un método para optimizar el conjunto de momentos alcanzables (AMS) para aumentar la autoridad de control de los vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL). A diferencia de los AMS 3D para aviones convencionales, el control en vuelo estacionario de los eVTOL requiere un empuje vertical producido por el sistema de elevación motorizado además de tres momentos. Los límites de los momentos y el empuje vertical están acoplados debido a la saturación de entrada, y, como resultado, el concepto del AMS tradicional se extiende al conjunto de momentos generalizado 4D para tener en cuenta este efecto de acoplamiento. Dado un conjunto de momentos requerido (RMS) derivado de los requisitos del sistema, la optimización se formula como un problema de cobertura de poliedros convexos 4D, es decir, la cobertura del AMS sobre el RMS, de tal manera que se maximice la autoridad de control disponible del sistema para cumplir con los requisitos prescritos. La optimización tiene en cuenta no solo el vuelo nominal, sino también una situación crítica de motor inoperativo. Para probar el método, se aplica a un eVTOL con ocho rotores para optimizar la orientación de los rotores con respecto al eje del cuerpo. Los resultados indican una cobertura altamente mejorada del RMS tanto para situaciones sin fallos como para situaciones de un motor inoperativo. Se realizan pruebas de simulación en bucle cerrado tanto para configuraciones óptimas como no óptimas para validar aún más los resultados.