Un Método de Control de Desacoplamiento Inverso Dinámico para Reducir el Consumo de Energía en un UAV Cuadcóptero
Autores: Ma, Guoxin; Tian, Kang; Sun, Hongbo; Wang, Yongyan; Li, Haitao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Procesos industriales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
El consumo de energía de los vehículos aéreos no tripulados de ala rotativa se ha convertido en un factor importante que restringe su aplicación a largo plazo. Este artículo se centra en desacoplar el canal de movimiento y reducir el consumo de energía de control, y propone un controlador de desacoplamiento basado en inversión dinámica para la dinámica completa de los vehículos aéreos no tripulados tipo quadcopter. En primer lugar, diseñamos un controlador de retroalimentación en bucle cerrado directo para el canal z que exhibe características dinámicas lineales de segundo orden con parámetros ajustables. Luego, las funciones específicas del ángulo de cabeceo y del ángulo de guiñada se combinan como variables de control virtuales para el diseño de desacoplamiento integral de la dirección x y la dirección y, de modo que el canal x y el canal y también exhiban características dinámicas lineales de segundo orden ajustables en parámetros de forma independiente. A continuación, al resolver las variables de control reales, se forma dinámicamente un sistema de rápida convergencia mediante la desviación entre las variables de control virtuales y sus valores reales, asegurando que la combinación de funciones específicas del ángulo de cabeceo y del ángulo de guiñada converja rápidamente al valor esperado. Finalmente, se demostró la efectividad y las características de control de bajo consumo de energía del esquema de control de desacoplamiento a través de una comparación de simulación con otros métodos de control (como el PID clásico) en términos de consumo de energía.
Descripción
El consumo de energía de los vehículos aéreos no tripulados de ala rotativa se ha convertido en un factor importante que restringe su aplicación a largo plazo. Este artículo se centra en desacoplar el canal de movimiento y reducir el consumo de energía de control, y propone un controlador de desacoplamiento basado en inversión dinámica para la dinámica completa de los vehículos aéreos no tripulados tipo quadcopter. En primer lugar, diseñamos un controlador de retroalimentación en bucle cerrado directo para el canal z que exhibe características dinámicas lineales de segundo orden con parámetros ajustables. Luego, las funciones específicas del ángulo de cabeceo y del ángulo de guiñada se combinan como variables de control virtuales para el diseño de desacoplamiento integral de la dirección x y la dirección y, de modo que el canal x y el canal y también exhiban características dinámicas lineales de segundo orden ajustables en parámetros de forma independiente. A continuación, al resolver las variables de control reales, se forma dinámicamente un sistema de rápida convergencia mediante la desviación entre las variables de control virtuales y sus valores reales, asegurando que la combinación de funciones específicas del ángulo de cabeceo y del ángulo de guiñada converja rápidamente al valor esperado. Finalmente, se demostró la efectividad y las características de control de bajo consumo de energía del esquema de control de desacoplamiento a través de una comparación de simulación con otros métodos de control (como el PID clásico) en términos de consumo de energía.