Control robusto basado en el modelo matemático de vehículos aéreos no tripulados.

Abstract

En el presente trabajo de tesis se aborda el estudio, modelado y control de

Vehículos Aéreos no Tripulados (UAVs, por sus siglas en inglés), específicamen- te, dos tipos de estas plataformas: el quadrotor, y el de Despegue y Aterrizaje

Vertical Planar (PVTOL). En particular, el PVTOL es cargado con un tanque parcialmente lleno de líquidos para simular el uso de los UAVs en la agricultura de precisión. El principal objetivo es estudiar y desarrollar esquemas de control que permitan garantizar la estabilidad del sistema y la supresión de los efectos dinámicos incorporados al sistema al cargarlo con líquidos.

Primeramente, se realiza un análisis detallado del modelo matemático de diferentes sistemas que servirán de referencia para obtener el modelo deseado. Diferentes herramientas para el modelado de sistemas son considerados, entre

ellos, principalmente el formalismo de Newton-Euler y el formalismo de Euler- Lagrange, siendo este último el más utilizado durante el desarrollo de esta

tesis.

El proceso para el estudio y desarrollo de los diferentes modelos matemáticos siguió un proceso sistemático, el cual consta primero del estudio del modelo de un UAV multirrotor, luego el estudio de un PVTOL, posteriormente el estudio y el análisis del chapoteo dentro de tanques, después son estudiados sistemas que hagan referencia a cómo poder acoplar el modelo equivalente del chapoteo en un UAV, para así llegar a desarrollar un PVTOL con carga suspendida, lo cual nos proporciona finalmente el acercamiento al modelo matemático desarrollado de un PVTOL con modelo equivalente de péndulo para el chapoteo de líquidos dentro de tanques parcialmente llenos.

Posteriormente, se diseñan diferentes esquemas de control, de los cuales, el principal para el quadrotor fue el control por realimentación de estados con observador.

Finalmente, después de estudiar diversas estrategias de control, e implementar- las en el modelo matemático desarrollado, se procede a generar un controlador Proporcional Derivativo (PD) suavizado anti-chapoteo para suprimir la diná- mica introducida por los líquidos dentro del contenedor al PVTOL. El control propuesto es validado en simulación por medio de Simulink de MATLAB.