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Tricóptero de rotor inclinado con diseño de controlador con restricciones de estado

Autores: Wu, Chong; Cheng, Hao; Wang, Hua

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2026

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Acceso abierto

Artículo científico
2026

Tricóptero de rotor inclinado con diseño de controlador con restricciones de estado


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Arquitectura de control
Pixhawk4
Tricóptero
Observación de perturbaciones
Control con restricciones de estado
Función de Lyapunov de barrera

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta una arquitectura de control basada en Pixhawk4 para abordar el problema del control en modo de transición de un tricóptero de rotor inclinado. Si bien el controlador PID clásico diseñado para el modo rotor puede manejar la mayoría de las aplicaciones de ingeniería en condiciones ambientales normales, no considera completamente las perturbaciones, como las que surgen de perturbaciones internas o del entorno externo. En respuesta, este documento propone un diseño de controlador con observación de perturbaciones para cumplir con los requisitos de robustez del vehículo aéreo no tripulado (VANT) en condiciones perturbadas. Para el problema de control con restricciones de estado del VANT, se simplifica el modelo original y se introduce un modelo de tres canales para fines de control. Al incorporar una función de Lyapunov de barrera, se resuelve el problema de restricción de estado del VANT, asegurando una transición suave del modo rotor al modo de ala fija. Para abordar la alta complejidad de las derivadas de la ley de control virtual en el control por retroceso, se utiliza un filtro para estimar las derivadas de los estados virtuales del VANT, y se introduce un observador de estado extendido lineal para estimar perturbaciones externas y transitorias durante el vuelo. Se emplea la teoría de Lyapunov para garantizar la estabilidad en lazo cerrado del esquema de control. Finalmente, inspirado en el proceso de caza de las águilas, se aplica el algoritmo de optimización Aquila Optimizer (AO) para optimizar los hiperparámetros del controlador, mejorando aún más la fiabilidad y el rendimiento transitorio del sistema de control.

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