Seguimiento de Trayectorias Resiliente a Perturbaciones para Aeronaves No Tripuladas a través de Guía de Línea de Vista Consciente de Curvatura y Control de Modo Deslizante Terminal de Super-Torsión
Autores: Liang, Rongwei; Nguyen, Duc Thien An; Hassanalian, Mostafa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Seguimiento de Trayectorias Resiliente a Perturbaciones para Aeronaves No Tripuladas a través de Guía de Línea de Vista Consciente de Curvatura y Control de Modo Deslizante Terminal de Super-Torsión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Dirigibles no tripulados
Seguimiento de trayectorias
Marco de control
Restricciones de estado
Resistente a perturbaciones
Nivel de guía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los dirigibles no tripulados son altamente sensibles a la incertidumbre paramétrica, las perturbaciones del viento persistentes y el ruido de los sensores, todos los cuales comprometen un seguimiento de trayectoria confiable. Los esquemas de control clásicos a menudo sufren de oscilaciones y no logran manejar discontinuidades de índice en trayectorias de bucle cerrado debido a la falta de mecanismos y no pueden proporcionar simultáneamente garantías formales sobre la satisfacción de las restricciones de estado. Abordamos estos desafíos desarrollando un marco unificado de guía y control consciente de restricciones para el seguimiento de trayectorias en entornos inciertos. La arquitectura integra un observador de estado extendido (ESO) para estimar y compensar perturbaciones acumuladas, una función de Lyapunov de barrera (BLF) para hacer cumplir las restricciones de estado sobre los errores de seguimiento, y una ley de control de modo deslizante terminal de super-torsión (ST-TSMC) para lograr una convergencia en tiempo finito con entradas de control continuas y de baja oscilación. Se presenta una síntesis constructiva basada en Lyapunov para derivar la ley de control y demostrar que todos los errores de seguimiento permanecen dentro de los límites de error prescritos. A nivel de guía, una estrategia no lineal consciente de la curvatura y de línea de visión (CALOS) con un mecanismo de incremento de índice mitiga fenómenos de salto en puntos de cierre de bucle y de transición de segmento en trayectorias cerradas pero discontinuas. El marco general se evalúa en comparación con métodos de referencia representativos bajo perturbaciones combinadas de viento y paramétricas. Los resultados numéricos indican una mayor precisión en el seguimiento de trayectorias, señales de control más suaves y un estricto cumplimiento de las restricciones de estado, lo que da como resultado una solución de seguimiento de trayectoria resistente a perturbaciones para el crucero de un dirigible no tripulado.
Descripción
Los dirigibles no tripulados son altamente sensibles a la incertidumbre paramétrica, las perturbaciones del viento persistentes y el ruido de los sensores, todos los cuales comprometen un seguimiento de trayectoria confiable. Los esquemas de control clásicos a menudo sufren de oscilaciones y no logran manejar discontinuidades de índice en trayectorias de bucle cerrado debido a la falta de mecanismos y no pueden proporcionar simultáneamente garantías formales sobre la satisfacción de las restricciones de estado. Abordamos estos desafíos desarrollando un marco unificado de guía y control consciente de restricciones para el seguimiento de trayectorias en entornos inciertos. La arquitectura integra un observador de estado extendido (ESO) para estimar y compensar perturbaciones acumuladas, una función de Lyapunov de barrera (BLF) para hacer cumplir las restricciones de estado sobre los errores de seguimiento, y una ley de control de modo deslizante terminal de super-torsión (ST-TSMC) para lograr una convergencia en tiempo finito con entradas de control continuas y de baja oscilación. Se presenta una síntesis constructiva basada en Lyapunov para derivar la ley de control y demostrar que todos los errores de seguimiento permanecen dentro de los límites de error prescritos. A nivel de guía, una estrategia no lineal consciente de la curvatura y de línea de visión (CALOS) con un mecanismo de incremento de índice mitiga fenómenos de salto en puntos de cierre de bucle y de transición de segmento en trayectorias cerradas pero discontinuas. El marco general se evalúa en comparación con métodos de referencia representativos bajo perturbaciones combinadas de viento y paramétricas. Los resultados numéricos indican una mayor precisión en el seguimiento de trayectorias, señales de control más suaves y un estricto cumplimiento de las restricciones de estado, lo que da como resultado una solución de seguimiento de trayectoria resistente a perturbaciones para el crucero de un dirigible no tripulado.