Seguimiento de trayectorias tridimensionales de un quadrotor mediante control PVA - Silvia EstellÃ©s MartÃnez; MarÃa TomÃ¡s-RodrÃguez (Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI, 2014)
Resumen: Este trabajo presenta el modelado de un quadrotor como un sistema multicuerpo llevado a cabo mediante el software Vehicle- Sim, en el que los diferentes componentes del sistema son descritos mediante una estructura paterno-filial seÃ±alando las restricciones fÃsicas entre ellos. Los modelos estructural y aerodinÃ¡mico han sido desarrollados mediante este software, ampliamente utilizado en la simulaciÃ³n del comportamiento dinÃ¡mico de vehÃculos.Sobre el modelo resultante se he desarrollado un algoritmo de control basado en la metodologia PVA con la finalidad de obtener un seguimiento de trayectoria mediante acciones de control suaves. Empleando la metodologÃa convencional de control PVA no es posible estabilizar el vehÃculo en todos los rangos de posicionamiento lateral (y) y longitudinal (x). En este artÃculo los autores muestran como esta limitaciÃ³n en el diseÃ±o de una estrategia de control PVA convencional es solventada con una modificaciÃ³n consistente en sustituir los parÃ¡metros constantes del PVA clÃ¡sico por funciones dependientes del desplazamiento.El sistema de control es implementado para adecuarse a los requerimientos de las actuaciones y se diseÃ±a sobre la plataforma de simulaciÃ³n multidominio Simulink. Con la finalidad de obtener una importante mejora en la respuesta de posicionamiento, se im- plementa un generador de trayectorias continuas.Una vez que el modelo es desarrollado y el sistema de control implementado, los autores presentan el modelo matemÃ¡tico y los resultados de las simulaciones realizadas. Ãstas validan el empleo tanto de la metodologÃa de control PVA aplicada, como de la alimentaciÃ³n de trayectorias predefinidas, no sÃ³lo para la posiciÃ³n, sino tambiÃ©n para la velocidad y aceleraciÃ³n. Abstract: In this work the authors present the modelling of a quadrotor as a multibody system carried out with the software VehicleSim, in which the different componenets of the system are described in a parental structure, pointing at the physical relations bet- ween them. The structural and aerodynamic models have been developed using this software, widely employed in the vehicle dynamicsâ behaviour simulation.On the resulting model, a control algorithm based in the PVA methodology has been developed in order to obtain a success- ful trajectory tracking through smooth control actions. Standard PVA control methods do not achieve vehicle's stabilization for all range of positions, lateral (y) and longitudinal (x). This de- sign limitation in standard PVA methods is overcome by subs- tituting the constant parameter on classic PVA by functions that depend on the position error.The control system is implemented to satisfy the actuators re- quirements and it is designed using Simulink. A continuous tra- jectory generator system is derived with the objective of impro- ving the system's positioning response.Once the model has been developed and the control system is implemented, the authors present the mathematical model ob- tained and the results of the simulations carried out. These vali- date the modified PVA methodology and as well the methodo- logy of predefined trajectories not only for positioning but also for velocity and acceleration tracking. Palabras clave: quadrotor, VehicleSim, modelado multicuerpo, control trayectoria, PVA, Keywords: quadrotor, VehicleSim, multibody modelling, trajec-tory control, PVA control