通过单个执行器对无人气垫船进行跟踪控制

Ricardo De Levante, Deyka García
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摘要

本文提出了一种线性二次调节器的发展,作为一种非完整和次级操作系统的导航控制器:无人气艇。在这种情况下,我们使用了一个简化的气垫模型,该模型是由一般水面车辆模型衍生而来的。该模型考虑了车辆的三个自由度,其中两个自由度是完全驱动的;此外,在未作用的程度上增加了一个系数,表示反对车辆运动的阻力。利用气垫船模型在惯性参照系下是微分平面的,设计了一个圆形轨迹作为定标。车辆的可控性是根据所找到的模型进行验证的,当车辆转弯的角速度是非零时,该模型是可控的。在假设车辆的角速度恒定后,这种洞察力被用来制造一个控制器,该控制器使用一个驱动器来跟踪所需的路径。提出了控制律,控制律的增益由线性二次调节器决定。采用布赖森规则作为起点,对线性二次调节器进行调优,并通过试错加以改进。最后,在MATLAB软件中进行了一系列模拟,证明尽管控制器的响应效率很低,但它能够遵循所需的圆形路径。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Control de seguimiento para un aerodeslizador no tripulado por medio de un único actuador
Se presenta el desarrollo de un regulador cuadrático lineal como controlador para la navegación de un sistema no holonómico ysubactuado: un aerodeslizador no tripulado. En este trabajo se utiliza un modelo simplificado del aerodeslizador derivado del modelo general devehículo de superficie. Este modelo considera tres grados de libertad para el vehículo, dos de estos grados son completamente actuados; además,se añade al grado no actuado un coeficiente que representa las fuerzas de arrastre que se oponen al movimiento del vehículo. Aprovechando queeste modelo del aerodeslizador es diferencialmente plano según un marco inercial de referencia, se diseña una trayectoria circular como consigna.Se verifica la controlabilidad del vehículo según el modelo encontrado, que es controlable siempre que la velocidad angular a la que gira sea distintade cero. Este discernimiento se aprovecha, luego de asumir que la velocidad angular del vehículo es constante, para realizar un controlador queutiliza un único actuador para seguir la trayectoria deseada. Se presenta la ley de control propuesta, las ganancias de la ley de control sondeterminadas por un regulador cuadrático lineal. El regulador cuadrático lineal se sintoniza utilizando como punto de partida la Regla de Bryson, yse mejora mediante ensayo y error. Se finaliza con una serie de simulaciones realizadas en el software MATLAB probando que, aunque elcontrolador es poco eficiente en su respuesta, logra seguir la trayectoria circular deseada.
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