En este artículo se presenta el diseño de un controlador robusto no lineal para un helicóptero de laboratorio. El equipo se caracteriza por tener los ángulos de ataque de las hélices de los rotores fijos y se controla mediante el cambio de velocidad de los rotores a través de dos motores de accionamiento directo. El sistema resultante es multivariable (de 2 entradas y 4 salidas) altamente no lineal y fuertemente acoplado. La aplicación presentada en este artículo considera el diseño de un sistema de control robusto con rechazo de perturbaciones persistentes, basado en linealización por realimentación y dos controladores con estructura PID diseñados a partir de un controlador LQR con efecto integral añadido. La metodología ha sido satisfactoriamente verificada por medio de resultados experimentales.
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Vol. 4. Núm. 3.
Páginas 46-60 (julio 2007)
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Páginas 46-60 (julio 2007)
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Control no lineal robusto de una maqueta de helicóptero con rotores de velocidad variable
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Manuel López-Martínez
, Manuel G. Ortega
, Carlos Vivas
, Francisco R. Rubio
* Dept. Ingeniería de Sistemas y Automática. Escuela Técnica Superior de Ingenieros. Universidad de Sevilla. Camino de los Descubrimientos s/n. 41092-Sevilla
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Resumen
Palabras clave:
Control robusto
linealización por realimentación
modelado y control no lineal de helicópteros
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Referencias
[Aguirre, 2001]
Aguirre, I. (2001). Identificación y control de un minihelicóptero en vuelo estacionario. Tesis doctoral. Universidad Politecnica de Madrid.
[Altug et al., 2002]
E. Altug, J.P. Ostrowski, R. Mahony.
Control of a quadrotor helicopter using visual feedback.
Proc. 2002 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, (2002), pp. 72-77
[Avila Vilchis et al., 2003]
J.C. Avila Vilchis, B. Brogliato, A. Dzul, R. Lozano.
Nonlinear modelling and Control of Helicopters.
Automatica, 39 (2003), pp. 1583-1596
[Bouadballah et al., 2004]
S. Bouadballah, A. Noth, R. Siegwart.
PID vs LQ control techniques applied to an indoor micro quadrotor.
In Proc. 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, (2004), pp. 2451-2456
[Craig, 1989]
J.J. Craig.
Introduction to Robotics Mechanics and Control.
Addison-Wesley Publishing Company, (1989),
[Danta, 1982]
M.R. Danta.
Cuadernos de Mecánica Dinámica.
Servicio de Publicaciones de la Universidad de Sevilla, (1982),
[Deng et al., 2003]
X. Deng, L. Schenato, S.S. Sastry.
Attitude Control for a Micromechanical Flying Insect Including Thorax and Sensor Models.
2003 IEEE International Conference on Robotics and Automation,
[Fantoni and Lozano, 2002]
I. Fantoni, R. Lozano.
Non-linear Control for Underactuated Mechanical Systems.
Springer, (2002),
[Castillo et al., 2007]
P. Castillo, P. García, R. Lozano, P. Albertos.
Modelado y estabilización de un helicóptero de cuatro rotores.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial (RIAI), 4 (2007), pp. 41-57
[Feedback Instruments and Ltd., 1996]
Feedback Instruments, Ltd.(1996). Twin Rotor MIMO System: Getting Started, Reference Guide and External Interface to Real Time Kernel.E. Sussex, TN6 2QR, UK.
[García-Sanz et al., 2006]
M. García-Sanz, J. Elso, I. Egaña.
Control del ángulo de Cabeceo de un Helicóptero Como Benchmark de Diseño de Controladores.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial (RIAI), 3 (2006), pp. 111-116
[Goldstein, 1987]
H. Goldstein.
Classical Mechanics.
Addison-Wesley Publishing Company, (1987),
[Isidori, 1996]
A. Isidori.
Nonlinear Control Systems.
Springer, (1996),
[Khalil, 2000]
H.K. Khalil.
Nonlinear Systems.
Prentice Hall, (2000),
[Kung et al., 2002]
Kung, Chien-Chung, Yang Ciann-Dong, Chiou Day- Woei, Luo Chi-Chung.
Nonlinear H∞ helicopter control.
Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control, 4 (2002), pp. 4468-4473
[López-Martínez et al., 2004]
M. López-Martínez, J.M. Díaz, M.G. Ortega, F.R. Rubio.
Control of a Laboratory Helicopter using Switched 2-step Feedback Linearization.
Proceedings of the American Control Conference (ACC’04),
[López-Martínez, 2005]
López-Martínez, M. (2005). Control No Lineal de Sistemas con Dos Rotores Independientes, Tesis Doctoral, Universidad de Sevilla, Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática.
[Mejias et al., 2006]
L. Mejias, S. Saripalli, G.S. Sukhatme, P. Campoy.
Visual Servoing of an Autonomous Helicopter in Urban Areas Using Feature Tracking.
Journal of Field Robotics, 23 (2006), pp. 185-199
[Montgomery, 1999]
Montgomery, J.F. (1999). Learning Helicopter Control Through Teaching by Showing, Phd Thesis, Department of Computer Science, University of Southern California.
[Mullhaupt et al., 1997]
Ph. Mullhaupt, B. Srinivasan, J. Lévine, D. Bonvin.
A Toy more difficult to control than the real thing.
Proceedings of the European Control Conference (ECC’97), pp. 253-258
[Ortega et al., 2005]
M.G. Ortega, M. Vargas, C. Vivas, F.R. Rubio.
Robustness Improvement of a Nonlinear H∞ Controller for Robot Manipulators via Saturation Functions.
Journal of Robotic Systems, 22 (2005), pp. 421-437
[Postlethwaite et al., 1999]
I. Postlethwaite, A. Smerlas, D.J. Walker, A.W. Gubbels, S.W. Baillie, M.E. Strange, J. Howitt.
H∞ control of the NRC Bell 205 fly-by-wire helicopter.
Journal of the American Helicopter Society, 44 (1999),
[Reinier et al., 1996]
J. Reinier, G.J. Balas, W.L. Garrard.
Flight Control Design Using Robust Dynamic Inversion and Time-scale Separation.
Automatica, 32 (1996), pp. 1493-1504
[Rubio and López Sánchez, 1996]
F.R. Rubio, M.J. López Sánchez.
Control Adaptativo y Robusto.
Secretariado de publicaciones de la Universidad de Sevilla, (1996),
[Spong and Vidyasagar, 1989]
M.W. Spong, M. Vidyasagar.
Robot Dynamics and Control.
JohnWiley & Sons, (1989),
[Walker and Postlethwaite, 1996]
D.J. Walker, I. Postlethwaite.
Advanced helicopter flight control using two-degree-of-freedom H∞ optimization.
Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 19 (1996),
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