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Investigación Proyectos de investigación Diseño e Implementación de pilotos automáticos para vehículos aéreos no tripulados (UAVs) mediante técnicas de Optimización y Control Avanzado

Diseño e Implementación de pilotos automáticos para vehículos aéreos no tripulados (UAVs) mediante técnicas de Optimización y Control Avanzado

MICINN. Plan Nacional de I+D. TIN2011-28082

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RESUMEN:


En el presente proyecto se investigará sobre el uso y aplicación de estrategias de optimización y control avanzado (optimización multiobjetivo, control predictivo multivariable, etc) en el diseño de los sistemas de control de vuelo para vehículos aeréos no tripulados (UAVs). Se tratará de demostrar que modernos algoritmos de optimización y control de procesos, pueden ser adaptados para formar parte del piloto autómatico que utilizan este tipo de aeronaves no tripuladas. En este sentido el proyecto que se plantea es ambicioso puesto que tratará de sustituir la aproximación más común hasta el momento presente en los pilotos automáticos (consistente en utilizar diferentes reguladores de tipo PID diseñados para distintos puntos de operación de la aeronave y planificar un cambio entre los distintos controladores en función del modo de vuelo y punto de trabajo), por una estrategia de control más general, multivariable y robusta como puede ser el control predictivo. El control predictivo multivariable es una de las pocas metodologías de control que se han aplicado con éxito en otras áreas de la ingeniería para el control de procesos industriales, ya que permite un manejo intrínseco de restricciones en las variables que intervienen en el problema a resolver. Las particularidades de los sistemas de control de vuelo de aeronaves y en concreto, el de los pilotos automáticos para UAVs, (dinámicas rápidas y no lineales, restricciones en los actuadores, etc) plantean un reto interesante: investigar si es posible desarrollar pilotos automáticos con mejores prestaciones y mayor robustez que los actuales sistemas con los que suelen estar equipados los UAVs que existen hoy en el mercado.
Como objetivos propuestos, el presente proyecto plantea:

  • Diseñar algoritmos de control predictivo multivariable para sistemas de control de vuelo de UAVs de ala fija.
  • Desarrollar todos los componentes software (incluyendo los nuevos controladores) y su integración con los distintos elementos hardware (computador de a bordo, sensores y actuadores), necesarios para contruir un prototipo de vehículo aéreo no tripulado (UAV) incluyendo la estación de control en tierra (ECT).
  • Construir y poner en funcionamiento una plataforma para la evaluación y testeo de los distintos algoritmos y sistemas de control de UAVs utilizando técnicas de HIL (Hardware In the Loop).
  • Realización de pruebas de vuelo reales con el nuevo sistema de control de vuelo diseñado.
  • Patentar el sistema diseñado de cara a futuras explotaciones comerciales.



PALABRAS CLAVE: UAV, Flight Control Systems, Piloto Automático, HIL
 


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