Control del vuelo en micro-UAVs (MAV) de geometría no ...

Congreso sobre las Aplicaciones de los DRONES a la Ingeniería Civil24 - 25 enero 2017

Control del vueloen micro-UAVs (MAV) de

geometría no convencionalM.A. Barcala-Montejano, A.A. Rodríguez-Sevillano, J. Crespo-Moreno, R. Bardera-Mora, A. J. Silva-González, S. del Río Rot, D. Shportenko, A. Romero García


Índice

2. Fundamentos teóricos

1. Introducción

2.1. Alas basadas en “Morphing”

2.2. Alas basadas en “wing-grids”

4. Desarrollo del control de MAV basados en “wing-grids"

3. Desarrollo plataforma para control de “Morphing”

5. Conclusiones


Control del vuelo en micro-UAV (MAV) de geometría no convencional

• La experiencia de los autores se ha centrado, desde haceaños, en el diseño de RPAS de ala fija no tripuladas dedimensiones reducidas (micro-UAV)

• Las líneas de Investigación buscan:– Sencillez, actuaciones adecuadas (VTOL o STOL, E, R).– Conceptos diferenciales.– Condiciones en cubiertas de vuelo de buques y barcos para

operaciones seguras– Mejora de actuaciones de aeronaves en operación.– Análisis de misiones innovadoras de RPAS.

Presentación



Condiciones:• Hay una demanda creciente de adaptar una misma

aeronaves a cada operación.• Los Diseños innovadores no son viables en la aviación

convencional debido a su alto coste de desarrollo.• Nuestros proyectos desarrollan RPAS que cumplan los

requisitos y especificaciones prefijados, “en cadamomento de la operación” con geometría noconvencional.

1. Introducción



• Esta presentación se centra en el desarrollo y puesta a punto dedos sistemas viables de control versátil y de bajo coste

• Uno es el concepto de geometrías alares adaptativas (morphing),el objetivo ha sido diseñar una ley de control que permitieramodificar parámetros geométricos del ala de un MAV.

• Otro es el concepto de aletas en punta de ala (wing-grids) elobjetivo ha sido ha sido diseñar una ley de control que permitieradesplegar dichas aletas según la necesidades

• En ambos casos se mejoran características del tipo R&E y,además, se han aprovechado estos sistemas para el control enbalance por modificaciones asimétricas de estos sistemas.

1. Introducción



• Con el objetivo de conocer el comportamiento del ala ante laaplicación del voltaje se conectó el amplificador del MFC situadoen el ala del MAV a una fuente de alimentación a través de la cualse fue suministrando distintos valores del voltaje dicho actuador

2.1. Fundamentos teóricos; Alas basadas en “Morphing”

• la característica geométrica que se haconsiderado para el desarrollo de la ley decontrol ha sido la curvatura máxima delperfil y se ha procedió determinar su valorpara distintos voltajes aplicados .



• La principal ventaja de este dispositivo reside en una considerabledisminución de la resistencia inducida, así como obtener losbeneficios de aumentar el alargamiento del ala.

2.2. Fundamentos teóricos; Alas basadas en “wing-grids”

• El actual diseño del MAV pretende,además de disminuir la resistenciainducida, sustituir las superficies demando usuales, tales como alerones,timones de dirección y profundidadconvencionales por los wing-grids yuna cola en forma de V.



Set_up del ensayo:• Se han aplicado distintos valores siguiendo un intervalo

de 0,2 V, en un rango que va desde los 0 a los 5 V, siendo estos dos voltajes el mínimo y el máximo admisible por el amplificador del MFC.

• Para cada voltaje suministrado, se capturó una imagen de la deformación del perfil. A partir de éstas se han determinado las curvaturas máximas (f y f/c) para cada voltaje aplicado.

3. Desarrollo plataforma para control de “Morfphng”




Ensayo



Modelo de ajuste exponencial:(0.0664* )

1

(0.2215* )2

0.8589

0.6348

applied voltagee

applied voltagee

f c e

f c e

Modelo de ajuste lineal:

1

2

0.0629 0.8500

0.3240 0.2631l

l

f c applied voltage

f c applied voltage


Ley de Control



• Los criterios de selección del software,se tuvieron en cuenta distintoscriterios:

Debía ser un software que dispusiese de su propiohardwareTenía que presentar un lenguaje de programaciónsencillo.

• El control esta basado en un hardwareArduino


Esquema



• El objetivo del software decontrol es coordinar elmovimiento de los wing-gridsa través de un joystick como

4. Desarrollo plataforma para control de “wing-grids”

controlador principal del movimiento de balance y unpulsador, que será el encargado de cambiar laconfiguración de vuelo.



• Como resumen de las capacidades del demostrador se tiene el siguiente esquema:

Condición de ascenso y descenso. Wing-grids retraídosCondición de crucero. Wing-grids extendidos




• El software de control (programapropio de Arduino).

El pulsador cambia el estadocompleto del sistema, wing-gridsextendidos/replegadosEl jostick modifica la longitud deforma asimétrica de los wing-grid




5. Conclusiones


¡GRACIAS PORSU ATENCIÓN!

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