Vehículo aéreo no tripulado basado en control de lógica difusa

Abstract

El objetivo de esta Tesis es controlar la dinámica de un avión de aeromodelismo, específicamente la altitud y la velocidad del avión, utilizando sensores especialmente diseñados y mecanismos de control basados en sistemas difusos. El producto final consiste en una plataforma experimental de bajo costo, orientada al desarrollo de estrategias de control avanzado. Los sensores utilizan circuitos electrónicos de tecnología avanzada, estos son: un GPS para medir la velocidad del avión, un giroscopio para conocer la posición del avión en el espacio, un compás para conocer la dirección de vuelo. La información de los sensores se procesa con circuitos lineales y microprocesadores especialmente programados, El sistema de control analiza la información proveniente de los sensores y las restricciones impuestas por las necesidades del vuelo, para generar las variables manipuladas que corresponden a la potencia del motor y la deflexión de los elevadores, cuyos valores se transmiten al avión utilizando un DSP para el control. El sistema de control considera la estrategia de un control difuso. El comportamiento obtenido con la estrategia se comparará por simulación, empleando un modelo matemático del avión desarrollado para diferentes condiciones de vuelo, y haciendo volar el avión en forma experimental bajo diferentes condiciones. El proyecto consiste en el desarrollo e implementación del control autónomo de un aeromodelo, mediante la aplicación de técnicas de Control Automático. Para ello, será necesario utilizar las herramientas de la Ingeniería en varios de sus campos, incluyendo el análisis de sistemas, el control automático, la instrumentación, la electrónica, la mecánica y el diseño eléctrico. Todas estas áreas se combinan y formaran parte en este trabajo. Para lograr el objetivo planteado se empleará sensores de: altitud, velocidad, posición e inclinación angular. Se plantea también la utilización de un sistema de posicionamiento global (GPS), estas coordenadas obtenidas serán comparadas con una ruta de vuelo previamente establecida, la idea es poder replicar esta, con la que se generaría al momento del vuelo y tratar de aproximarla con una lógica de control basado fundamentalmente con las teorías de la lógica difusa, esto enmarcado dentro de un sistema computacional conocido como DSP.

The objective of this thesis is to control aeromodel, through the application of Automatic Control techniques. It will be necessary to use the tools of Engineering in several of their fields, including the system analysis, the automatic control, and instrumentation as well as the electronic, mechanical and electronic design. All of these areas were involved in this project. To achieve the objective is to be used sensors for altitude, speed, position, forces G e inclination were used especially designed for measurement and control mechanisms based on fuzzy logic. The final product consists of a low-cost pilot platform of, geared to development of advanced control strategies. It has been also used a global positioning system (GPS), the gps coordinates obtained were compared with a flight route previously established. The idea is to replicate this route as the set point to follow using a logic of control based primarily with the theories of fuzzy logic within a computer system known as DSP. The behavior obtained with the strategies were carried out by flight simulation programs such as the “flight simulator™”. This project includes the flight of airplane with all the electronic described above, but do not include the maneuvers of takeoff and landing because it puts at risk not only the plane the project, in doing so these processes nullifies any activity on the DSP and takes the manual command through the radio control of the aeromodel.