Aterrizaje autónomo de un quadrotor en una plataforma en movimiento a través del control predictivo por modelo
Autores: Guo, Kaiyang; Tang, Pan; Wang, Hui; Lin, Defu; Cui, Xiaoxi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Aterrizaje autónomo de un quadrotor en una plataforma en movimiento a través del control predictivo por modelo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Aterrizaje
Vuelo autónomo
Control predictivo de modelos
Perturbaciones externas
Marcador de aterrizaje
Quadrotor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Aterrizar en una plataforma en movimiento es un requisito esencial para lograr un vuelo autónomo de alto rendimiento con varios vehículos, incluidos los quadrotors. Proponemos un sistema de aterrizaje autónomo eficiente y confiable, basado en control predictivo de modelos, que puede aterrizar con precisión en presencia de perturbaciones externas. Para detectar y rastrear el marcador de aterrizaje, se introduce un algoritmo rápido de dos etapas en la cámara estabilizada, mientras que se utiliza un controlador predictivo de modelos con tiempo de muestreo variable para predecir y calcular toda la trayectoria de aterrizaje basada en la información estimada de la plataforma. A medida que el quadrotor se acerca a la plataforma objetivo, el tiempo de muestreo se acorta gradualmente para alimentar un proceso de replanteamiento que perfecciona la trayectoria de aterrizaje de manera continua y rápida, mejorando la precisión general y la eficiencia computacional. Al mismo tiempo, se adopta un método de control de inversión dinámica no lineal incremental en cascada para rastrear la trayectoria planificada y mejorar la robustez contra perturbaciones externas. Realizamos simulaciones y experimentos de vuelo al aire libre para demostrar la efectividad del sistema de aterrizaje propuesto. Los resultados muestran que el quadrotor puede aterrizar rápida y precisamente incluso bajo perturbaciones externas y que la posición, velocidad y actitud terminal satisfacen los requisitos de una misión de aterrizaje suave.
Descripción
Aterrizar en una plataforma en movimiento es un requisito esencial para lograr un vuelo autónomo de alto rendimiento con varios vehículos, incluidos los quadrotors. Proponemos un sistema de aterrizaje autónomo eficiente y confiable, basado en control predictivo de modelos, que puede aterrizar con precisión en presencia de perturbaciones externas. Para detectar y rastrear el marcador de aterrizaje, se introduce un algoritmo rápido de dos etapas en la cámara estabilizada, mientras que se utiliza un controlador predictivo de modelos con tiempo de muestreo variable para predecir y calcular toda la trayectoria de aterrizaje basada en la información estimada de la plataforma. A medida que el quadrotor se acerca a la plataforma objetivo, el tiempo de muestreo se acorta gradualmente para alimentar un proceso de replanteamiento que perfecciona la trayectoria de aterrizaje de manera continua y rápida, mejorando la precisión general y la eficiencia computacional. Al mismo tiempo, se adopta un método de control de inversión dinámica no lineal incremental en cascada para rastrear la trayectoria planificada y mejorar la robustez contra perturbaciones externas. Realizamos simulaciones y experimentos de vuelo al aire libre para demostrar la efectividad del sistema de aterrizaje propuesto. Los resultados muestran que el quadrotor puede aterrizar rápida y precisamente incluso bajo perturbaciones externas y que la posición, velocidad y actitud terminal satisfacen los requisitos de una misión de aterrizaje suave.