Observador basado en redes neuronales combinado con control de modo deslizante terminal no singular para el...

Área de la Ciencia:

• Robótica
• Ingeniería de Sistemas de Control
• Inteligencia Artificial

Sus antecedentes:

• El seguimiento de trayectorias de cuadricópteros se ve desafiado por la incertidumbre del estado, las perturbaciones dinámicas y la dinámica desconocida del sistema.
• Los métodos de control existentes pueden tener dificultades con las condiciones complejas del mundo real que encuentran los cuadricópteros.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco de control avanzado para el seguimiento rápido y preciso de trayectorias de cuadricópteros.
• Mejorar la robustez del cuadricóptero frente a incertidumbres y perturbaciones externas.
• Validar la estrategia de control propuesta a través de simulaciones y experimentos.

Principales métodos:

• Modelado de la dinámica del cuadricóptero con incertidumbres y perturbaciones inherentes.
• Diseño de un observador de estado y perturbaciones para estimar estados desconocidos y rechazar perturbaciones, demostrado a través de la teoría de Lyapunov.
• Implementación de un control de modo deslizante terminal no singular (TSMC) para la estabilización de errores, con convergencia exponencial.
• Utilización de una red neuronal adaptativa (ANN) para aproximar componentes desconocidos del sistema.

Principales resultados:

• El observador de estado demostró la convergencia exponencial de los errores de estimación.
• El marco TSMC aseguró la convergencia exponencial de las superficies deslizantes a cero.
• Simulaciones y experimentos confirmaron la efectividad de la estrategia TSMC adaptativa propuesta basada en redes neuronales.
• La estrategia de control mostró una robustez significativa y capacidades de seguimiento rápido de trayectorias.

Conclusiones:

• El marco integrado de red neuronal adaptativa, observador de estado y control de modo deslizante terminal no singular aborda eficazmente los desafíos del seguimiento de trayectorias de cuadricópteros.
• El método propuesto proporciona una solución robusta para el control de cuadricópteros en entornos inciertos y perturbados.
• La validación experimental confirma la aplicabilidad práctica y el alto rendimiento de la estrategia de control desarrollada.