Integración de X-Plane como hardware-in-the-loop para la validación de esquemas de control en VANTs tipo quadrotor

Abstract

La dinámica altamente no lineal y las propiedades de vuelo de los vehículos aéreos no tripulados (VANT) tipo quadrotor continúan despertando el interés de investigadores de diversas áreas. En particular, en el área de control automático se trabaja en el desarrollo de nuevos esquemas de control, de los cuales, muchos no llegan a la etapa de implementación. En ese sentido, el Hardware-In-the-Loop (HIL) resulta atractivo para el desarrollo y comprobación de sistemas de control. Por lo anterior, en este trabajo se muestra el uso MATLAB/Simulink y X-Plane como herramientas de co-simulación para analizar el comportamiento y control de un quadrotor. Se utiliza un control prealimentado tipo PID para realizar maniobras de vuelo en estado estacionario ante la presencia de diferentes velocidades de viento. Los datos de retroalimentación del esquema de control se obtienen de X-Plane a través de la comunicación basada en el Protocolo de Datagramas de Usuario (por sus siglas en inglés, UDP), estos son enviados a Simulink para su uso en el cálculo de las acciones de control, posteriormente, las acciones de control pasan por una matriz de transformación que convierte dichas acciones en velocidades angulares de los rotores (información enviada a X-Plane). Por último, se reportan los resultados del esquema control ante diferentes velocidades de viento, siendo 50 Nudos (kt) la máxima velocidad que puede compensar el controlador propuesto.