UAVs de Escala Media: Un Sistema de Control Práctico Considerando el Análisis Aerodinámico
Autores: Ale Isaac, Mohammad Sadeq; Luna, Marco Andrés; Ragab, Ahmed Refaat; Ale Eshagh Khoeini, Mohammad Mehdi; Kalra, Rupal; Campoy, Pascual; Flores Peña, Pablo; Molina, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
UAVs de Escala Media: Un Sistema de Control Práctico Considerando el Análisis Aerodinámico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
VANT
Aeronáutica
Misión autónoma
Simulaciones aerodinámicas
Controlador adaptativo de referencia de modelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) han atraído una atención significativa de los investigadores en la última década debido a su amplia gama de posibles usos. Transportar cargas masivas junto con VANT ligeros ha ampliado el contexto aeronáutico, lo cual es factible utilizando motores potentes; sin embargo, enfrenta varios dilemas prácticos de control. Este artículo presenta un hexacóptero de escala media, llamado Fan Hopper, que alimenta motores de ventilador ductado eléctrico (EDF) para investigar las posibilidades de control óptimas para una misión completamente autónoma que transporta una carga pesada, incluso de materiales líquidos, considerando cálculos de órdenes superiores. Realizando simulaciones aerodinámicas adecuadas, el modelo es diseñado, desarrollado y probado a través del software de simulación robótica Gazebo para asegurar un funcionamiento adecuado. Correspondientemente, se emplea un piloto automático de código abierto Ardupilot, mejorado por un controlador adaptativo de referencia de modelo (MRAC) para el bucle de actitud, con el fin de estabilizar el sistema en caso de una falla del EDF y adaptar los coeficientes del sistema cuando se libera la carga líquida. Los resultados obtenidos revelan menos del 5% de error en comparación con los valores deseados. Esta investigación revela que los EDF ajustados funcionan de manera dramática para cargas grandes; mientras tanto, los motores térmicos podrían ser sustituidos para mantener una mayor resistencia de vuelo.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) han atraído una atención significativa de los investigadores en la última década debido a su amplia gama de posibles usos. Transportar cargas masivas junto con VANT ligeros ha ampliado el contexto aeronáutico, lo cual es factible utilizando motores potentes; sin embargo, enfrenta varios dilemas prácticos de control. Este artículo presenta un hexacóptero de escala media, llamado Fan Hopper, que alimenta motores de ventilador ductado eléctrico (EDF) para investigar las posibilidades de control óptimas para una misión completamente autónoma que transporta una carga pesada, incluso de materiales líquidos, considerando cálculos de órdenes superiores. Realizando simulaciones aerodinámicas adecuadas, el modelo es diseñado, desarrollado y probado a través del software de simulación robótica Gazebo para asegurar un funcionamiento adecuado. Correspondientemente, se emplea un piloto automático de código abierto Ardupilot, mejorado por un controlador adaptativo de referencia de modelo (MRAC) para el bucle de actitud, con el fin de estabilizar el sistema en caso de una falla del EDF y adaptar los coeficientes del sistema cuando se libera la carga líquida. Los resultados obtenidos revelan menos del 5% de error en comparación con los valores deseados. Esta investigación revela que los EDF ajustados funcionan de manera dramática para cargas grandes; mientras tanto, los motores térmicos podrían ser sustituidos para mantener una mayor resistencia de vuelo.