Publicación: Modelado y Seguimiento de Trayectorias para Dron Hexacóptero: Evaluación Comparativa de Estrategias PID, LQG y PI-LQG
Fecha
2024-10-22
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info:eu-repo/semantics/openAccess
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Editor
Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica
Resumen
Este estudio aborda el control dinámico de un hexacóptero mediante el formalismo de Lagrange, considerando fuerzas de arrastre y efectos giroscópicos. Se desarrollan y comparan tres controladores (PID, LQG y PI-LQG) con el objetivo de contribuir al entendimiento de la dinámica y el control de vehículos aéreos no tripulados. Estos vehículos son cada vez más utilizados en diversas industrias por su vuelo omnidireccional, despegue vertical y bajo costo. En este artículo se incluye la obtención de las ecuaciones de movimiento, extracción de parámetros de un dron real y diseño de controladores. Simulaciones numéricas con y sin ruido revelan que el controlador LQG comparado con el PID tiene una menor sobreelongación y tiempo de establecimiento, aunque presenta un error en estado estable en la posición. La estrategia PI-LQG, al agregar el componente integral, elimina este error, destacándose como la mejor opción entre las estrategias evaluadas.
This study addresses the dynamic control of a hexacopter using Lagrangian formalism, considering drag forces and gyroscopic effects. Three controllers (PID, LQG, and PI-LQG) are developed and compared to contribute to the understanding of the dynamics and control of unmanned aerial vehicles. These vehicles are increasingly used in various industries for their omnidirectional flight, vertical takeoff, and low cost. The article includes obtaining the equations of motion, extracting parameters from a real drone, and controller design. Numerical simulations with and without noise reveal that the LQG controller compared to the PID has lower overshoot and settling time, although it has a steady-state error in position. The PI-LQG strategy, by adding the integral component, eliminates this error, emerging as the best option among the evaluated strategies
This study addresses the dynamic control of a hexacopter using Lagrangian formalism, considering drag forces and gyroscopic effects. Three controllers (PID, LQG, and PI-LQG) are developed and compared to contribute to the understanding of the dynamics and control of unmanned aerial vehicles. These vehicles are increasingly used in various industries for their omnidirectional flight, vertical takeoff, and low cost. The article includes obtaining the equations of motion, extracting parameters from a real drone, and controller design. Numerical simulations with and without noise reveal that the LQG controller compared to the PID has lower overshoot and settling time, although it has a steady-state error in position. The PI-LQG strategy, by adding the integral component, eliminates this error, emerging as the best option among the evaluated strategies
Descripción
Organizado y patrocinado por: Federación iberoamericana de Ingeniería Mecánica y 'Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Mecánica', FeIbIm – FeIbEM
Categorías UNESCO
Palabras clave
Hexacóptero, Formalismo de Lagrange, Control dinámico, Vehículos aéreos no tripulados (UAVs), Controlador PID, Controlador LQG, Controlador PI-LQG, Ecuaciones de movimiento, Hexacopter, Lagrange formalism, Dynamic control, Unmanned aerial vehicles (UAVs), PID controller, LQG controller, PI-LQG controller, Equations of motion
Citación
-
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica