Aterrizaje de Precisión de Vehículo Aéreo No Tripulado bajo Perturbaciones de Viento Usando un Método de Control Basado en Observador de Perturbaciones No Lineales de Modo Deslizante Derivativo
Autores: Jung, Sunghun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Aterrizaje de Precisión de Vehículo Aéreo No Tripulado bajo Perturbaciones de Viento Usando un Método de Control Basado en Observador de Perturbaciones No Lineales de Modo Deslizante Derivativo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
VANT
Técnica de control compuesta
Perturbación del viento
Observador de perturbaciones no lineales
Aterrizaje de precisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) se utilizan ampliamente en aplicaciones civiles y militares debido a su excelente maniobrabilidad. Lograr un vuelo completamente autónomo de cuadricóptero y un aterrizaje preciso en una estación de carga inalámbrica en presencia de perturbaciones por viento se ha convertido en un tema de investigación crucial. Este artículo presenta una técnica de control compuesta para el seguimiento de altitud y actitud de VANT en entornos difíciles, es decir, perturbaciones por viento. Se desarrolló un controlador compuesto basado en la teoría de control de observador de perturbaciones no lineales (NDOB) para permitir que el VANT aterrice en presencia de perturbaciones externas aleatorias por viento y efectos del suelo. El NDOB estimó la perturbación por viento desconocida, y la estimación se introdujo en el control basado en el observador de perturbaciones no lineales de modo deslizante derivativo (DSMNDOBC), permitiendo que el VANT realizara un aterrizaje autónomo y preciso. Se aplicaron dos diseños de bucle: el bucle interno para estabilización y el bucle externo para el seguimiento de altitud. La dinámica del modelo de cuadricóptero y el controlador propuesto, DSMNDOBC, fueron simulados utilizando MATLAB/Simulink, y los resultados se compararon con los obtenidos por el controlador proporcional derivativo (PD) y el controlador de modo deslizante (SMC). Los resultados de la simulación indicaron que el DSMNDOBC tiene un control de altitud y actitud superior en comparación con los controladores PD y SMC, así como un mejor rendimiento en la estimación y atenuación de perturbaciones.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) se utilizan ampliamente en aplicaciones civiles y militares debido a su excelente maniobrabilidad. Lograr un vuelo completamente autónomo de cuadricóptero y un aterrizaje preciso en una estación de carga inalámbrica en presencia de perturbaciones por viento se ha convertido en un tema de investigación crucial. Este artículo presenta una técnica de control compuesta para el seguimiento de altitud y actitud de VANT en entornos difíciles, es decir, perturbaciones por viento. Se desarrolló un controlador compuesto basado en la teoría de control de observador de perturbaciones no lineales (NDOB) para permitir que el VANT aterrice en presencia de perturbaciones externas aleatorias por viento y efectos del suelo. El NDOB estimó la perturbación por viento desconocida, y la estimación se introdujo en el control basado en el observador de perturbaciones no lineales de modo deslizante derivativo (DSMNDOBC), permitiendo que el VANT realizara un aterrizaje autónomo y preciso. Se aplicaron dos diseños de bucle: el bucle interno para estabilización y el bucle externo para el seguimiento de altitud. La dinámica del modelo de cuadricóptero y el controlador propuesto, DSMNDOBC, fueron simulados utilizando MATLAB/Simulink, y los resultados se compararon con los obtenidos por el controlador proporcional derivativo (PD) y el controlador de modo deslizante (SMC). Los resultados de la simulación indicaron que el DSMNDOBC tiene un control de altitud y actitud superior en comparación con los controladores PD y SMC, así como un mejor rendimiento en la estimación y atenuación de perturbaciones.