Transporte Cooperativo de Drones de una Carga Suspendida por Cable: Dinámica y Control
Autores: Costantini, Elia; de Angelis, Emanuele Luigi; Giulietti, Fabrizio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Transporte Cooperativo de Drones de una Carga Suspendida por Cable: Dinámica y Control
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Transporte cooperativo
Carga suspendida por cable
Rotorcraft no tripulado
Modelo linealizado
Estructura propia
Controlador novedoso
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se analiza el transporte cooperativo de una carga suspendida por cable mediante dos aeronaves no tripuladas. Inicialmente, se derivan las ecuaciones que describen un sistema compuesto por tres masas puntuales y dos cables rígidos. Luego, el modelo se linealiza en torno a la condición de vuelo en suspensión, y se derivan expresiones analíticas para describir la estructura propia del sistema en lazo abierto. Gracias a la parametrización específica del problema, se delinean y discuten los diferentes modos dinámicos dentro de un marco analítico. Se diseña un controlador novedoso para permitir que los UAV en formación realicen seguimiento de trayectoria, mantengan la geometría de la formación y estabilicen el balanceo de la carga simultáneamente. Se lleva a cabo una investigación preliminar de la estabilidad en lazo cerrado utilizando un enfoque lineal. La validación se realiza en un escenario de simulación realista donde dos drones se modelan como cuerpos rígidos bajo el efecto de perturbaciones externas y fuerzas y momentos generados por el rotor, tal como se obtiene mediante la Teoría de Elementos de Cuchilla. El método propuesto demuestra relativa simplicidad y mejora significativamente las cualidades de vuelo de las operaciones de entrega, al tiempo que minimiza las oscilaciones peligrosas de la carga y reduce la demanda de energía.
Descripción
Se analiza el transporte cooperativo de una carga suspendida por cable mediante dos aeronaves no tripuladas. Inicialmente, se derivan las ecuaciones que describen un sistema compuesto por tres masas puntuales y dos cables rígidos. Luego, el modelo se linealiza en torno a la condición de vuelo en suspensión, y se derivan expresiones analíticas para describir la estructura propia del sistema en lazo abierto. Gracias a la parametrización específica del problema, se delinean y discuten los diferentes modos dinámicos dentro de un marco analítico. Se diseña un controlador novedoso para permitir que los UAV en formación realicen seguimiento de trayectoria, mantengan la geometría de la formación y estabilicen el balanceo de la carga simultáneamente. Se lleva a cabo una investigación preliminar de la estabilidad en lazo cerrado utilizando un enfoque lineal. La validación se realiza en un escenario de simulación realista donde dos drones se modelan como cuerpos rígidos bajo el efecto de perturbaciones externas y fuerzas y momentos generados por el rotor, tal como se obtiene mediante la Teoría de Elementos de Cuchilla. El método propuesto demuestra relativa simplicidad y mejora significativamente las cualidades de vuelo de las operaciones de entrega, al tiempo que minimiza las oscilaciones peligrosas de la carga y reduce la demanda de energía.