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

Transcripción

1 Control del vuelo en micro-uavs (MAV) de geometría no convencional M.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

2 Índice 1. Introducción 2. Fundamentos teóricos 2.1. Alas basadas en Morphing 2.2. Alas basadas en wing-grids 3. Desarrollo plataforma para control de Morphing 4. Desarrollo del control de MAV basados en wing-grids" 5. Conclusiones

3 Presentación La experiencia de los autores se ha centrado, desde hace años, en el diseño de RPAS de ala fija no tripuladas de dimensiones 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.

4 1. Introducción 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 cada momento de la operación con geometría no convencional.

5 1. Introducción Esta presentación se centra en el desarrollo y puesta a punto de dos 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 permitiera modificar parámetros geométricos del ala de un MAV. Otro es el concepto de aletas en punta de ala (wing-grids) el objetivo ha sido ha sido diseñar una ley de control que permitiera desplegar 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 en balance por modificaciones asimétricas de estos sistemas.

6 2.1. Fundamentos teóricos; Alas basadas en Morphing Con el objetivo de conocer el comportamiento del ala ante la aplicación del voltaje se conectó el amplificador del MFC situado en el ala del MAV a una fuente de alimentación a través de la cual se fue suministrando distintos valores del voltaje dicho actuador la característica geométrica que se ha considerado para el desarrollo de la ley de control ha sido la curvatura máxima del perfil y se ha procedió determinar su valor para distintos voltajes aplicados.

7 2.2. Fundamentos teóricos; Alas basadas en wing-grids La principal ventaja de este dispositivo reside en una considerable disminución de la resistencia inducida, así como obtener los beneficios de aumentar el alargamiento del ala. El actual diseño del MAV pretende, además de disminuir la resistencia inducida, sustituir las superficies de mando usuales, tales como alerones, timones de dirección y profundidad convencionales por los wing-grids y una cola en forma de V.

8 3. Desarrollo plataforma para control de Morfphng 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.

9 3. Desarrollo plataforma para control de Morphing Ensayo

10 3. Desarrollo plataforma para control de Morphing Ley de Control Modelo de ajuste exponencial: f c f c e1 e e e (0.0664* applied voltage) (0.2215* applied voltage) Modelo de ajuste lineal: f c f c l1 l applied voltage applied voltage

11 3. Desarrollo plataforma para control de Morphing Esquema Los criterios de selección del software, se tuvieron en cuenta distintos criterios: Debía ser un software que dispusiese de su propio hardware Tenía que presentar un lenguaje de programación sencillo. El control esta basado en un hardware Arduino

12 4. Desarrollo plataforma para control de wing-grids El objetivo del software de control es coordinar el movimiento de los wing-grids a través de un joystick como controlador principal del movimiento de balance y un pulsador, que será el encargado de cambiar la configuración de vuelo.

13 4. Desarrollo plataforma para control de wing-grids Como resumen de las capacidades del demostrador se tiene el siguiente esquema: Condición de ascenso y descenso. Wing-grids retraídos Condición de crucero. Wing-grids extendidos

14 4. Desarrollo plataforma para control de wing-grids El software de control (programa propio de Arduino). El pulsador cambia el estado completo del sistema, wing-grids extendidos/replegados El jostick modifica la longitud de forma asimétrica de los wing-grid

15 Control del vuelo en micro-uav (MAV) de geometría no convencional 5. Conclusiones

16 GRACIAS POR SU ATENCIÓN!