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Banco de Pruebas PVTOL Mejorado para el Estudio de Sistemas de Propulsión de Rotor Inclinable Sobreactuados

Autores: Amezquita-Brooks, Luis; Maciel-Martínez, Eber; Hernandez-Alcantara, Diana

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 13

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En los últimos años, las aplicaciones que explotan las ventajas de los rotores basculantes y otros sistemas de propulsión de empuje vectorial se han vuelto comunes, particularmente en muchas configuraciones novedosas de Despegue y Aterrizaje Vertical (VTOL). Estos sistemas de propulsión pueden proporcionar una autoridad de control adicional, lo que permite modos de vuelo más complejos, pero los sistemas de control resultantes pueden ser difíciles de diseñar debido a la descoordinación entre los grados de libertad del vehículo y las variables de entrada físicas. Estos sistemas de propulsión presentan tanto ventajas como dificultades porque pueden ejercer las mismas fuerzas y momentos generales en muchas configuraciones propulsivas diferentes. Esto conduce al tradicional problema de no unicidad al utilizar el enfoque de asignación de control de dinámica inversa, que es la base de muchos algoritmos de control VTOL populares. En este artículo, se introduce una configuración de banco de pruebas VTOL Planar (PVTOL) modificada, que considera un número arbitrario de rotores inclinados colineales, como un punto de referencia para el estudio del problema de asignación de control. El sistema de propulsión resultante se modela y linealiza en una forma cerrada y compacta. Esto permite una derivación simple y sistemática de muchos de los enfoques de asignación de control actualmente utilizados. De acuerdo con la configuración PVTOL propuesta, se implementa experimentalmente un banco de pruebas de dos rotores y se desarrolla una estrategia de asignación de control de desacoplamiento basada en el análisis de Descomposición en Valores Singulares (SVD). El enfoque propuesto se compara con un algoritmo de mezclador de entrada tradicional basado en la intuición física. Los resultados muestran que la solución basada en SVD logra una mejor reducción del acoplamiento cruzado y preserva las principales propiedades del enfoque derivado físicamente. Finalmente, se demuestra que la configuración PVTOL propuesta es efectiva para estudiar experimentalmente el problema de asignación de control en un entorno controlado y podría servir como un punto de referencia para comparar diferentes enfoques.

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