Ajuste de Ganancia TECS en Tiempo Real Usando el Método del Descenso Más Empinado para la Estabilidad Post-Transición en eVTOLs No Tripulados de Rotor Inclinable
Autores: Lee, Choonghyun; Nguyen, Ngoc Phi; Bae, Sangjun; Hong, Sung Kyung
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Ajuste de Ganancia TECS en Tiempo Real Usando el Método del Descenso Más Empinado para la Estabilidad Post-Transición en eVTOLs No Tripulados de Rotor Inclinable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
No tripulado
Rotor inclinado
EVTOL
Control
Sistema
Altitud
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) no tripulados con rotores basculantes enfrentan desafíos significativos de control durante la transición de vuelo en suspensión a vuelo hacia adelante, particularmente al utilizar sistemas de piloto automático de código abierto que dependen del control de inclinación en lazo abierto y ganancias de control estáticas. Después de la transición, el Sistema de Control de Energía Total (TECS) se activa en modo de ala fija, pero sus ganancias estáticas predeterminadas a menudo no logran corregir los desequilibrios de energía, lo que resulta en una pérdida sustancial de altitud. Este documento presenta el Sistema de Control de Energía Total basado en el Descenso Más Empinado (SD-TECS), un marco TECS adaptativo en tiempo real que ajusta dinámicamente las ganancias utilizando el método de descenso más empinado para mejorar la regulación de altitud y velocidad del aire después de la transición en eVTOLs no tripulados con rotores basculantes. El método propuesto integra la adaptación de ganancias directamente en el bucle TECS, optimizando las acciones de control en función de estados de vuelo instantáneos como errores de altitud y tasa de energía. Esto permite una mejor capacidad de respuesta a las dinámicas no lineales durante la fase crítica posterior a la transición. Los resultados de simulación demuestran que el enfoque SD-TECS mejora significativamente el rendimiento del control en comparación con el TECS predeterminado de PX4, logrando una reducción del 35.5% en el tiempo de estabilización de altitud, una mejora del 57.3% en el tiempo de estabilización de velocidad del aire y una disminución del 66.1% en el error de altitud integrado. Estas mejoras destacan la efectividad de SD-TECS en la mejora de la estabilidad y fiabilidad de los eVTOLs no tripulados con rotores basculantes que operan bajo control autónomo.
Descripción
Los vehículos aéreos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) no tripulados con rotores basculantes enfrentan desafíos significativos de control durante la transición de vuelo en suspensión a vuelo hacia adelante, particularmente al utilizar sistemas de piloto automático de código abierto que dependen del control de inclinación en lazo abierto y ganancias de control estáticas. Después de la transición, el Sistema de Control de Energía Total (TECS) se activa en modo de ala fija, pero sus ganancias estáticas predeterminadas a menudo no logran corregir los desequilibrios de energía, lo que resulta en una pérdida sustancial de altitud. Este documento presenta el Sistema de Control de Energía Total basado en el Descenso Más Empinado (SD-TECS), un marco TECS adaptativo en tiempo real que ajusta dinámicamente las ganancias utilizando el método de descenso más empinado para mejorar la regulación de altitud y velocidad del aire después de la transición en eVTOLs no tripulados con rotores basculantes. El método propuesto integra la adaptación de ganancias directamente en el bucle TECS, optimizando las acciones de control en función de estados de vuelo instantáneos como errores de altitud y tasa de energía. Esto permite una mejor capacidad de respuesta a las dinámicas no lineales durante la fase crítica posterior a la transición. Los resultados de simulación demuestran que el enfoque SD-TECS mejora significativamente el rendimiento del control en comparación con el TECS predeterminado de PX4, logrando una reducción del 35.5% en el tiempo de estabilización de altitud, una mejora del 57.3% en el tiempo de estabilización de velocidad del aire y una disminución del 66.1% en el error de altitud integrado. Estas mejoras destacan la efectividad de SD-TECS en la mejora de la estabilidad y fiabilidad de los eVTOLs no tripulados con rotores basculantes que operan bajo control autónomo.