Tesis
Análisis y diseño de controles no lineales para aeronaves no tripuladas.
Fecha
2017-11-27Registro en:
Escobedo Alva Jonathan Omega. (2017). Análisis y diseño de controles no lineales para aeronaves no tripuladas. Tesis (Doctorado en Ciencias en Ingeniería Mecánica), Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Zacatenco, México.
Autor
Escobedo Alva, Jonathan Omega
Institución
Resumen
Se realiza una investigación sobre las técnicas empleadas en el diseño de sistemas de control en aeronaves no tripuladas, en base a esto se realizaron aplicaciones en simulación. Se dividió ́ su estudio en aeronaves de ala fija y rotativa, descartando las configuraciones no tradicionales como cuatrirotores u otros sistemas de vuelo vertical que no incluyesen al helicóptero tradicional (con o rotor principal y rotor de cola).
En el caso de aeronaves de ala fija se estudió ́ el desarrollo de sistemas de control lineales y con teoría clásicas. Se concluyó ́ que las técnicas no lineales son indispensables únicamente para algunas aplicaciones especıficas y situaciones especiales en donde su análisis resulta útil para la seguridad de las operaciones. Se llegó ́ a estas conclusiones en base al estado del arte, posteriormente fueron validadas con simulaciones. El resultado final fue un sistema de control basado en leyes de control lineales clásicas y muy simples. Se identificó ́ en que ́ situación ́n se requiere un sistema de control m ́s sofisticado y su análisis y diseño quedó ́ como trabajo futuro.
En el caso de las aeronaves de ala rotativa no tripuladas se observó ́ que actualmente no existen sistemas de control implementadas experimentalmente durante todo el vuelo que aprovechen por completo las propiedades dinámicas de estos aparatos. Algunos artículos muestran los problemas y las soluciones a esto, pero los resultados únicamente se presentan en simulación ́n. El problema reside en su dinámica, es bien conocido que es altamente no lineal, está fuertemente acoplada, tiene una dinámica cero inestable y sus par ́metros presentan demasiada incertidumbre como para lograr una identificación ́n precisa en toda la región del modelo. Adicionalmente a los trabajos encontrados se atacó ́ el problema a partir de leyes de control simples basadas en modelos Takagi-Sugeno, con la hipótesis de que la interpolación ́n entre regiones lineales representara exitosamente las no linealidades, lo cual deber ́ ser validado en el futuro. Además con el propósito de enfrentar el problema de aprovechar las capacidades dinámicas completas del helicóptero, se propuso como trabajo futuro emplear el modelo de un helicóptero acrobático debidamente identificado, y a través de simulaciones estudiar la posibilidad de tratar la dinámica del helicóptero como un conjunto de sistemas conmutados, analizando la estabilidad con el uso de funciones de Lyapunov especiales, lo cual está basado en nuevos teoremas establecidos en el análisis de estabilidad de sistemas no lineales conmutados, dicho estudio fue un trabajo publicado.