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Seguimiento de Trayectorias Robusto para un Dron Bi-Copter Usando INDI: Un Enfoque Multi-Objetivo de Ajuste de Ganancias

Autores: Taherinezhad, Maryam; Ramirez-Serrano, Alejandro; Abedini, Arian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Seguimiento de Trayectorias Robusto para un Dron Bi-Copter Usando INDI: Un Enfoque Multi-Objetivo de Ajuste de Ganancias


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Sistema de control de trayectoria optimizado
Bícoptero de tiltrotores
Inversión dinámica no lineal
Controladores PID/PD
Resultados de simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un sistema de control de trayectoria robusto y optimizado para un bícoptero autónomo de rotor inclinado, basado en una estrategia de inversión dinámica no lineal incremental (INDI) combinada con un conjunto de controladores PID/PD. La metodología incluye una acción de control de actitud rápida a nivel inferior utilizando una estrategia de inversión dinámica no lineal incremental (INDI), que es impulsada por una acción de control de trayectoria lenta a nivel superior que utiliza inversión dinámica no lineal (NDI). Se deriva el modelo dinámico no lineal del dron y se discuten las bases del movimiento y el diseño de los controladores estabilizadores de actitud y posición. Para desarrollar y probar el controlador sugerido, se simula un perfil de vuelo en forma de círculo. El control lineal que proporciona entradas a los controladores NDI e INDI se ajusta mediante un novedoso método de autoajuste de optimización multiobjetivo utilizando el algoritmo genético de clasificación no dominada II (NSGA-II). La optimización del seguimiento y la rechazo de perturbaciones se logra mediante el uso de las funciones objetivo del integral del tiempo multiplicado por el error absoluto (ITAE) y el integral del cuadrado del error (ISE), que se optimizan de manera concurrente. Los resultados de la simulación revelan que el diseño de control propuesto supera al diseño tradicional del controlador de inversión dinámica y demuestran que el controlador INDI + PID/PD desarrollado posee una precisión y rendimiento excepcionales, permitiendo al bícoptero de rotor inclinado seguir la trayectoria dada. Además, el documento muestra que el controlador propuesto produce un sobreimpulso y un tiempo de asentamiento un 40% más bajos en comparación con los controladores de retroceso anteriores reportados en la literatura. La robustez del controlador se valida a través de diversas pruebas donde la aeronave se somete a perturbaciones externas (ráfagas de viento).

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