Modelado, simulación y control lineal para multicópteros

Abstract

En años recientes la evolución de la propulsión eléctrica ha comenzado a impactar en el desarrollo de la aviación liviana. Los multicópteros no tripulados de pequeño tamaño ya se han consolidado como plataformas de observación aérea en una multiplicidad de usos; y ahora su evolución se orienta naturalmente hacia aplicaciones de mayor escala. Muchas de estas demandaran alta precisión en el control de posición, y un elevado nivel de operatividad en relación a las condiciones climáticas. En este trabajo en primer término se propone un modelo dinámico para un cuadricóptero, orientado al análisis y diseño de sistemas de control de vuelo; y a partir de este se diseña un control lineal multivariable. En [5] concluimos que una realimentación lineal permitiría alcanzar estabilidad robusta en la actitud para el modelo no lineal del multicóptero (aunque debemos advertir que en ese análisis no se incluyó la dinámica de los actuadores); y ademas, la masiva aplicación comercial del control lineal muestra que, mediante compensadores adecuadamente sintonizados, se pueden lograr resultados aceptables para el uso habitual. Lo que aquí se pretende es maximizar la capacidad de rechazo sobre las perturbaciones atmosféricas. Finalmente, se presentan los aspectos fundamentales del simulador de vuelo elaborado para esta clase de aeronaves; pensado no solo para validar el diseño de cualquier sistema de control en situaciones más realistas a las que pueden simularse con los modelos matemáticos de análisis y síntesis, sino también para proveer una herramienta versátil de evaluación en distintas condiciones de vuelo no solo de los algoritmos, sino también de la realización física de un sistema de control de vuelo usando un esquema de "hardware in the loop” como paso previo al estudio experimental.