Seguimiento de trayectoria robusta de un cuadricóptero sin mediciones de velocidad utilizando el control super-twisting generalizado
DOI:
https://doi.org/10.33571/rpolitec.v13n25a9Palabras clave:
Cuadricóptero, Super-Twisting Generalizado, control por modo deslizante, Observador, control no linealResumen
Este artículo presenta una estrategia de control no lineal para resolver el problema de seguimiento de trayectorias para un vehículo aéreo no tripulado bajo perturbaciones. Esta estrategia se basa en el Algoritmo Super-Twisting Generalizado (GSTA); es una técnica de modos deslizantes de segundo orden, la cual es capaz de asegurar robustez con respecto a errores de modelado y perturbaciones externas acotadas debido a los términos de corrección lineales añadidos respecto al algoritmo Super Twisting convencional. El objetivo del controlador es conseguir un seguimiento de trayectoria adecuado de las posiciones absolutas deseadas y del ángulo de guiñada, mientras se mantiene la estabilidad del ángulo de inclinación y de alabeo, a pesar de la presencia de perturbaciones y las no linealidades del sistema. En este trabajo, es considerado un escenario en el que las mediciones de las velocidades no están disponibles y son estimadas por el Observador Super-Twisting Generalizado. Finalmente, también fueron proporcionados los resultados de simulación para ilustrar el desempeño del controlador propuesto.
Métricas de artículo
Resumen: 577 HTML (English): 106 PDF (English): 459 XML (English): 40Métricas PlumX
Citas
Madani, T. and Benallegue, A. Backstepping sliding mode control applied to a miniature quadrotor flying robot, in IEEE Industrial Electronics, IECON 2006-32nd Annual Conference on, pp. 700–705, IEEE, 2006.
Lee, S.-h., Kang, S. H., and Kim, Y., Trajectory tracking control of quadrotor uav, in Control, Automation and Systems (ICCAS), 2011 11th International Conference on, pp. 281–285, IEEE, 2011.
Bouabdallah, S. and Siegwart, R. Backstepping and sliding-mode techniques applied to an indoor micro quadrotor, in Robotics and Automation, 2005. ICRA 2005. Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on, pp. 2247–2252, IEEE, 2005.
Zuo, Z. Trajectory tracking control design with command-filtered compensation for a quadrotor, Control Theory & Applications, IET, vol. 4, no. 11, pp. 2343–2355, 2010.
Madani, T. and Benallegue, A. Sliding mode observer and backstepping control for a quadrotor unmanned aerial vehicles, in American Control Conference, 2007. ACC’07, pp. 5887–5892, IEEE, 2007.
Bouadi, H., Bouchoucha, M., and Tadjine, M. Sliding mode control based on backstepping approach for an uav type-quadrotor, World Academy of Science, Engineering and Technology, vol. 26, no. 5, pp. 22– 27, 2007.
Raffo, G. V., Ortega, M. G. and Rubio, F. R. Backstepping/nonlinear h control for path tracking of a quadrotor unmanned aerial vehicle, in American Control Conference, 2008, pp. 3356–3361, IEEE, 2008.
Besnard, L., Shtessel, Y. B., and Landrum, B. Quadrotor vehicle control via sliding mode controller driven by sliding mode disturbance observer, Journal of the Franklin Institute, vol. 349, no. 2, pp. 658–684, 2012.
Zuo, Z. Adaptive trajectory tracking control design with command filtered compensation for a quadrotor, Journal of Vibration and Control, vol. 19, no. 1, pp. 94–108, 2013.
Mellinger, D., Michael, N. and Kumar, V., Trajectory generation and control for precise aggressive maneuvers with quadrotors, The International Journal of Robotics Research, p. 0278364911434236, 2012.
Derafa, L., Benallegue, A. and Fridman, L. Super twisting control algorithm for the attitude tracking of a four rotors uav, Journal of the Franklin Institute, vol. 349, no. 2, pp. 685–699, 2012.
Luque-Vega, L., Castillo-Toledo, B. and Loukianov, A. G. Robust block second order sliding mode control for a quadrotor, Journal of the Franklin Institute, vol. 349, no. 2, pp. 719–739, 2012.
Cabecinhas, D., Cunha, R. and Silvestre, C. A nonlinear quadrotor trajectory tracking controller with disturbance rejection, Control Engineering Practice, vol. 26, pp. 1–10, 2014.
Moreno, J. A. Lyapunov approach for analysis and design of second order sliding mode algorithms, in Sliding Modes after the first decade of the 21st Century, pp. 113–149, Springer, 2011.
Bošnak, M., Matko, D. and Blažič, S. Quadrocopter control using an on-board video system with off-board processing, Robotics and Autonomous Systems, vol. 60, no. 4, pp. 657–667, 2012.
Cai, G., Chen, B. M., Peng, K., Dong, M. and Lee, T. H. Modeling and control of the yaw channel of a uav helicopter, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 55, no. 9, pp. 3426–3434, 2008.
Bouabdallah, S. and Siegwart, R. Full control of a quadrotor, in Intelligent robots and systems, 2007. IROS 2007. IEEE/RSJ international conference on, pp. 153–158, IEEE, 2007.
Moreno, J. A. and Osorio, M. A. Lyapunov approach to second-order sliding mode controllers and observers, in Decision and Control, 2008. CDC 2008. 47th IEEE conference on, pp. 2856–2861, IEEE, 2008.
Xiong, J. J., and Zhang, G. B. Global fast dynamic terminal sliding mode control for a quadrotor UAV. ISA transactions, 66, 233-240, 2017.
Gonzalez-Hernandez, I., Palacios, F. M., Cruz, S. S., Quesada, E. S. E., and Leal, R. L. . Real-time altitude control for a quadrotor helicopter using a super-twisting controller based on high-order sliding mode observer. International Journal of Advanced Robotic Systems, 14(1), 2017.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
_
