Sistema de control lPV=H1 para un vehículo acuático no tripulado

Abstract

Este trabajo presenta el sistema de control robusto para un vehículo de superficie no tripulado tipo catamarán, denominado EDSON-J, que está siendo construido en la Universidad Nacional de San Agustín, cuya principal misión es el monitoreo autónomo de la calidad de agua de océanos y lagunas vulnerables a contaminación por metales pesados. La estrategia empleada es denominada control lineal de parámetros variables (o control LPV). Se presenta también una revisión del modelo matemático del vehículo en sus tres grados de libertad considerando los efectos cinemáticos e hidrodinámicos presentes, además de los esfuerzos externos como corrientes, vientos y olas, caracterizados para el tipo de mar peruano. En particular, se obtienen modelos con parámetros variantes como la masa total del vehículo que puede variar en relación a la carga paga de instrumentos auxiliares utilizados para medición de la calidad de agua. Estos modelos con parámetros variantes son usados en la síntesis de controladores LPVs y a través de la norma H1 se garantiza la estabilidad y el buen desempeño del sistema de control propuesto. Un controlador LPV/H1 de dos grados de libertad es sintetizado mediante optimización convexa a través de software numérico y se realizan comparaciones con reguladores lineales cuadráticos LQRs y controladores H1 clásicos (para sistemas Lineales Invariantes en el Tiempo LIT). Finalmente, el controlador LPV/H1 es validado en lazo cerrado con el modelo no lineal del EDSON-J y se realiza un experimento de seguimiento de trayectorias básicas