Quadrotor simulación en tiempo real: un enfoque temporal basado en complejidad computacional
Autores: Delgado-Reyes, Gustavo; Valdez-Martínez, Jorge Salvador; Hernández-Pérez, Miguel Ángel; Pérez-Daniel, Karina Ruby; García-Ramírez, Pedro Javier
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Quadrotor simulación en tiempo real: un enfoque temporal basado en complejidad computacional
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Interacción
Sistemas digitales
Sistemas en tiempo real
Análisis de complejidad computacional
Sistemas operativos en tiempo real
Restricciones temporales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
La interacción de sistemas digitales con sistemas dinámicos requiere sincronía y el cumplimiento de restricciones de tiempo, por lo que la simulación de procesos físicos necesita una implementación mediante sistemas en tiempo real (RTS). Sin embargo, como es de esperar, cada simulación y/o implementación puede requerir demasiados recursos computacionales, superando la capacidad del procesador utilizado por los sistemas computacionales. Esta es la razón por la cual es necesario realizar un análisis temporal de la complejidad computacional basado en el estudio del comportamiento de los tiempos de ejecución de la simulación implementada. En este sentido, los Sistemas Operativos en Tiempo Real (RTOS) cuentan con herramientas de gestión del tiempo, que permiten su medición precisa y el establecimiento de criterios de programación en la ejecución de procesos. Por lo tanto, esta investigación propone llevar a cabo un análisis temporal de la complejidad computacional de la simulación en tiempo real mediante un sistema embebido (ES) de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) propulsado por cuatro rotores. Derivado de este análisis, se elaboran y proponen definiciones formales que establecen una estrecha relación entre la complejidad computacional temporal y las típicas restricciones temporales en tiempo real. Hasta donde llega el conocimiento del autor, las definiciones presentadas en este artículo no han sido reportadas en la literatura. Además, para llevar a cabo el análisis temporal de la complejidad computacional del UAV, se presenta en detalle el modelado matemático basado en el enfoque de Euler-Lagrange. Finalmente, se realizaron simulaciones utilizando un sistema en tiempo real implementado en el Sistema Informático Embebido (ECS) Raspberry Pi 2 Model B+, con el fin de validar las definiciones sugeridas.
Descripción
La interacción de sistemas digitales con sistemas dinámicos requiere sincronía y el cumplimiento de restricciones de tiempo, por lo que la simulación de procesos físicos necesita una implementación mediante sistemas en tiempo real (RTS). Sin embargo, como es de esperar, cada simulación y/o implementación puede requerir demasiados recursos computacionales, superando la capacidad del procesador utilizado por los sistemas computacionales. Esta es la razón por la cual es necesario realizar un análisis temporal de la complejidad computacional basado en el estudio del comportamiento de los tiempos de ejecución de la simulación implementada. En este sentido, los Sistemas Operativos en Tiempo Real (RTOS) cuentan con herramientas de gestión del tiempo, que permiten su medición precisa y el establecimiento de criterios de programación en la ejecución de procesos. Por lo tanto, esta investigación propone llevar a cabo un análisis temporal de la complejidad computacional de la simulación en tiempo real mediante un sistema embebido (ES) de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) propulsado por cuatro rotores. Derivado de este análisis, se elaboran y proponen definiciones formales que establecen una estrecha relación entre la complejidad computacional temporal y las típicas restricciones temporales en tiempo real. Hasta donde llega el conocimiento del autor, las definiciones presentadas en este artículo no han sido reportadas en la literatura. Además, para llevar a cabo el análisis temporal de la complejidad computacional del UAV, se presenta en detalle el modelado matemático basado en el enfoque de Euler-Lagrange. Finalmente, se realizaron simulaciones utilizando un sistema en tiempo real implementado en el Sistema Informático Embebido (ECS) Raspberry Pi 2 Model B+, con el fin de validar las definiciones sugeridas.