Sistema de Control de Aterrizaje de Paracaídas Autónomo para Aeronaves eVTOL
Autores: Doran, Stephen; Souanef, Toufik; Whidborne, James F.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Sistema de Control de Aterrizaje de Paracaídas Autónomo para Aeronaves eVTOL
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Energía cinética de aterrizaje
Aterrizajes de emergencia
Aeronaves eVTOL
Sistema de control de parapente autónomo
Apuntado del punto de impacto
Control de flare
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
Reducir la energía cinética de aterrizaje durante aterrizajes de emergencia es fundamental para minimizar las lesiones de los ocupantes en aeronaves eVTOL. Este estudio presenta el desarrollo de un sistema de control de parapente autónomo para la orientación del punto de impacto y el control de flare. Se diseñó un controlador predictivo de modelo para un parapente de seis grados de libertad y un modelo de carga útil eVTOL, incorporando un controlador de flare de bucle interno para ajustes de altura de flare basados en la velocidad de descenso y un control predictivo no lineal de bucle externo (MPC) para minimizar el error de línea de visión. Se exploraron dos métodos de guía: un enfoque estándar de punto de impacto fijo y un método adaptativo que ajusta dinámicamente el punto objetivo para tener en cuenta el desplazamiento horizontal durante el flare. El método estándar superó al sistema no controlado en el 79.64% de los casos, mientras que el método adaptativo logró el éxito en el 40.73% de los escenarios, con ambos métodos manteniendo velocidades de aterrizaje verticales por debajo de 8 m/s en todos los casos probados. El rendimiento del controlador se degradó bajo velocidades de viento más altas y grandes variaciones en la derivada de control, con el error de posición del método adaptativo atribuido a inexactitudes en la estimación de la distancia de flare.
Descripción
Reducir la energía cinética de aterrizaje durante aterrizajes de emergencia es fundamental para minimizar las lesiones de los ocupantes en aeronaves eVTOL. Este estudio presenta el desarrollo de un sistema de control de parapente autónomo para la orientación del punto de impacto y el control de flare. Se diseñó un controlador predictivo de modelo para un parapente de seis grados de libertad y un modelo de carga útil eVTOL, incorporando un controlador de flare de bucle interno para ajustes de altura de flare basados en la velocidad de descenso y un control predictivo no lineal de bucle externo (MPC) para minimizar el error de línea de visión. Se exploraron dos métodos de guía: un enfoque estándar de punto de impacto fijo y un método adaptativo que ajusta dinámicamente el punto objetivo para tener en cuenta el desplazamiento horizontal durante el flare. El método estándar superó al sistema no controlado en el 79.64% de los casos, mientras que el método adaptativo logró el éxito en el 40.73% de los escenarios, con ambos métodos manteniendo velocidades de aterrizaje verticales por debajo de 8 m/s en todos los casos probados. El rendimiento del controlador se degradó bajo velocidades de viento más altas y grandes variaciones en la derivada de control, con el error de posición del método adaptativo atribuido a inexactitudes en la estimación de la distancia de flare.