Validación de Diseño y Prueba de Vuelo de Leyes de Control de Vuelo para un Pequeño UAV de Ala Fija en el Bucle del Modelo
Autores: Shen, Ting-Ju; Chen, Chieh-Li
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Validación de Diseño y Prueba de Vuelo de Leyes de Control de Vuelo para un Pequeño UAV de Ala Fija en el Bucle del Modelo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Validado experimentalmente
Leyes de control de vuelo
Diseño basado en modelos
UAVs de bajo costo
Validación MIL
Skysurfer X8
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio proporciona un flujo de trabajo validado experimentalmente para el desarrollo y la validación de leyes de control de vuelo para un UAV de ala fija pequeño y de bajo costo dentro de un marco de diseño basado en modelos (MBD), abordando la limitación de que las demostraciones de flujo de trabajo anteriores permanecen en gran medida conceptuales o solo de simulación y que faltan procesos sistemáticos para UAV de bajo costo. Una ventaja clave es que los métodos o parámetros de la ley de control se pueden determinar antes de las pruebas de vuelo, evitando la afinación en el sitio, un desafío importante en el despliegue de UAV. El UAV Skysurfer X8 sirvió como plataforma experimental. Se derivaron modelos dinámicos linealizados para diseñar controladores de tasa y actitud utilizando técnicas en el dominio de la frecuencia, donde se aplicó el modelado de bucles para cumplir con los estándares de calidad de vuelo de las fuerzas armadas de EE. UU. Los algoritmos de control se validaron en un entorno MIL, lo que permitió una evaluación temprana de la lógica de control, la respuesta dinámica y la robustez en condiciones idealizadas y perturbadas. Tras la verificación MIL, la lógica de control se generó a través de Simulink Coder y se implementó en un controlador de vuelo Pixhawk 6C con el piloto automático PX4. Los resultados de las pruebas de vuelo en el Skysurfer X8 mostraron una buena concordancia con las simulaciones MIL, confirmando la fiabilidad y consistencia de la metodología propuesta tanto en dominios simulados como reales, al mismo tiempo que demostraron un flujo de trabajo sistemático que llena una brecha práctica en el desarrollo de UAV de bajo costo.
Descripción
Este estudio proporciona un flujo de trabajo validado experimentalmente para el desarrollo y la validación de leyes de control de vuelo para un UAV de ala fija pequeño y de bajo costo dentro de un marco de diseño basado en modelos (MBD), abordando la limitación de que las demostraciones de flujo de trabajo anteriores permanecen en gran medida conceptuales o solo de simulación y que faltan procesos sistemáticos para UAV de bajo costo. Una ventaja clave es que los métodos o parámetros de la ley de control se pueden determinar antes de las pruebas de vuelo, evitando la afinación en el sitio, un desafío importante en el despliegue de UAV. El UAV Skysurfer X8 sirvió como plataforma experimental. Se derivaron modelos dinámicos linealizados para diseñar controladores de tasa y actitud utilizando técnicas en el dominio de la frecuencia, donde se aplicó el modelado de bucles para cumplir con los estándares de calidad de vuelo de las fuerzas armadas de EE. UU. Los algoritmos de control se validaron en un entorno MIL, lo que permitió una evaluación temprana de la lógica de control, la respuesta dinámica y la robustez en condiciones idealizadas y perturbadas. Tras la verificación MIL, la lógica de control se generó a través de Simulink Coder y se implementó en un controlador de vuelo Pixhawk 6C con el piloto automático PX4. Los resultados de las pruebas de vuelo en el Skysurfer X8 mostraron una buena concordancia con las simulaciones MIL, confirmando la fiabilidad y consistencia de la metodología propuesta tanto en dominios simulados como reales, al mismo tiempo que demostraron un flujo de trabajo sistemático que llena una brecha práctica en el desarrollo de UAV de bajo costo.