Aplicación de técnicas de Control Óptimo a una plataforma estacionaria cuatrimotor

Gerson Beauchamp Baéz, Rafael Batista

Resumen


El estudio de las técnicas de control óptimo es de interés en varias aplicaciones que requieran controlar sistemas dinámicos complejos, uno de estos casos son los vehículos aéreos no tripulados (UAV). Los UAV han sido utilizados en diversos campos como: ingeniería civil, agricultura, manejo de desastres, etc. Dichos UAV requieren estrategias de control que garanticen su estabilidad, rechacen los disturbios externos y el ruido en las medidas. Se presentan los resultados obtenidos aplicando técnicas de control óptimo a una plataforma de vuelo estacionaria propulsada por cuatro motores. Se hace un análisis comparativo de los resultados obtenidos con los distintos controladores. Como criterios de comparación se utilizaron las especificaciones de desempeño de la respuesta temporal y se computó el índice de desempeño para cada estrategia implementada. El análisis incluye el desarrollo del modelo dinámico de la plataforma de vuelo estacionario mediante las ecuaciones de movimiento de Euler-Lagrange, obteniendo un sistema MIMO descrito por seis ecuaciones de estado y cuatro entradas. La primera técnica de control óptimo estudiada fue el regulador cuadrático lineal (LQR) junto con estimador del vector de estado. Esta implementación requirió la evaluación de distintas matrices de peso Q y R del índice de desempeño hasta obtener una respuesta satisfactoria del sistema. La siguiente estrategia fue la implementación del controlador LQ con filtro de Kalman (regulador cuadrático lineal Gaussiano, LQG) y el uso de Loop Transfer Recovery (LTR) para recobrar las características de robustez del LQR. Los resultados obtenidos muestran la viabilidad de aplicar dichas técnicas de control óptimo a vehículos aéreos, obteniendo los mejores resultados para la técnica del LQG con LTR.

Palabras claves:   Control óptimo, vehículos aéreos no tripulados, LQR, filtro de Kalman, Loop Transfer Recovery.


Palabras clave


Control óptimo, vehículos aéreos no tripulados, LQR, filtro de Kalman, Recuperación de Transferencia de lazo

Texto completo:

PDF


Facultad de Ingeniería Automática y Biomédica, Universidad Tecnológica de La Habana  José Antonio Echeverría, Cujae, Calle 114 No. 11901. e/ Ciclovía y Rotonda. Marianao 15.
La Habana, Cuba. CP 19390. Telf: (537) 266 3476
E-mail: rielac@tesla.cujae.edu.cu | URL: http://rielac.cujae.edu.cu
ISSN: 1815-5928

Todo el contenido de la revista se encuentra bajo la licencia https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.es_ES. La revista en línea tiene acceso abierto y gratuito