Diseño de una estrategia para el desarrollo de un control de aerobacias en un vehículo aéreo no tripulado tipo cuadrirrotor

Abstract

La innovación de este trabajo radica en el uso de estructuras matemáticas para la resolución del problema de la planificación de trayectorias con maniobras acrobáticas aéreas, y en la conexión fluida entre cada maniobra en el espacio tridimensional. El problema se resuelve usando superficies no lineales en modos deslizantes multidimensionales. Dichas superficies son definidas con el uso de estructuras matemáticas específicas, que permiten el desarrollo de las maniobras acrobáticas, como: el bucle, el ocho esféricos y la espiral descendente. Estas estructuras matemáticas son: la bifurcación de Hopf (bucle y espiral descendente) y la curva de Viviani (ocho esférico). Cada maniobra aérea es conectada por una trayectoria en línea recta, cuyas superficies son definidas por una función logarítmica. Para la orientación deseada, se diseña una superficie no lineal en modos deslizantes multidimensional. Esta superficie se encuentra en el espacio ortogonal especial. Para conducir las superficies a cero, se diseña un control por modos deslizantes super twisting multidimensional en combinación con la técnica del control geométrico, permitiendo el seguimiento de la trayectoria en conjunto con una orientación deseada. El enfoque propuesto permitió diseñar una trayectoria que combina las maniobras acrobáticas antes mencionadas dentro de un circuito. Empleando el enfoque de control por modos deslizantes se resolvió eficientemente el problema de seguimiento de trayectorias para la ejecución de maniobras acrobáticas preestablecidas.