Validación en X-Plane de Esquemas de Control para Maniobras de Despegue y Aterrizaje de Cuadricópteros
Autores: Almazan-Arvizu, Ricardo Y.; Gutiérrez-Frías, Octavio; Lozano-Hernández, Yair; Rodríguez-Cortes, Hugo; Aguirre-Anaya, José A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Validación en X-Plane de Esquemas de Control para Maniobras de Despegue y Aterrizaje de Cuadricópteros
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Esquemas de control
Quadrotor
MATLAB/Simulink
X-Plane
Datos de retroalimentación
índices de rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento muestra los resultados obtenidos al utilizar MATLAB/Simulink y X-Plane como herramientas de co-simulación para la comparación de esquemas de control para maniobras de despegue y aterrizaje de un quadrotor. Se comparan dos esquemas de control basados en saturaciones anidadas para asegurar la convergencia de los ángulos de y al punto de equilibrio, cada uno con sus propias características específicas en su diseño y procedimiento de ajuste. Además, en ambas propuestas, se utiliza un control Proporcional Integral Generalizado (GPI) para la parte de altura, mientras que se utiliza un control PID de avance para el ángulo. Los esquemas de control se proponen desde un sistema de coordenadas geodésicas locales Este, Norte, Arriba (ENU). Los datos de retroalimentación para los esquemas de control se obtienen de X-Plane a través de una interfaz basada en el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP); se utilizan en MATLAB/Simulink para el cálculo de las acciones de control; las acciones de control se ingresan en una matriz de transformación que convierte las acciones en velocidades angulares de los rotores, que se envían a X-Plane. Se presentan varias simulaciones numéricas para demostrar la efectividad y robustez de los esquemas propuestos, considerando la presencia de perturbaciones principalmente debido a la velocidad del viento. Finalmente, se utilizan diferentes índices de rendimiento para evaluar los esquemas basados en el error; de esta manera, se valida el uso de X-Plane como un entorno de Modelo en Bucle (MIL), lo que ayuda a identificar errores o problemas de los controladores propuestos antes de su codificación e implementación física.
Descripción
Este documento muestra los resultados obtenidos al utilizar MATLAB/Simulink y X-Plane como herramientas de co-simulación para la comparación de esquemas de control para maniobras de despegue y aterrizaje de un quadrotor. Se comparan dos esquemas de control basados en saturaciones anidadas para asegurar la convergencia de los ángulos de y al punto de equilibrio, cada uno con sus propias características específicas en su diseño y procedimiento de ajuste. Además, en ambas propuestas, se utiliza un control Proporcional Integral Generalizado (GPI) para la parte de altura, mientras que se utiliza un control PID de avance para el ángulo. Los esquemas de control se proponen desde un sistema de coordenadas geodésicas locales Este, Norte, Arriba (ENU). Los datos de retroalimentación para los esquemas de control se obtienen de X-Plane a través de una interfaz basada en el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP); se utilizan en MATLAB/Simulink para el cálculo de las acciones de control; las acciones de control se ingresan en una matriz de transformación que convierte las acciones en velocidades angulares de los rotores, que se envían a X-Plane. Se presentan varias simulaciones numéricas para demostrar la efectividad y robustez de los esquemas propuestos, considerando la presencia de perturbaciones principalmente debido a la velocidad del viento. Finalmente, se utilizan diferentes índices de rendimiento para evaluar los esquemas basados en el error; de esta manera, se valida el uso de X-Plane como un entorno de Modelo en Bucle (MIL), lo que ayuda a identificar errores o problemas de los controladores propuestos antes de su codificación e implementación física.