Sistema de aterrizaje de emergencia de un vehículo aéreo no tripulado mediante conversión de quadrirrotor a birrotor

• Francisco-Ronay López-Estrada ^[1] ; Guillermo Valencia-Palomo ^[1] ; José-Antonio Hoyo-Montaño ^[1] ; Gabriel Aquino-Santiago ^[1] ; Gerardo Flores ^[2] ; Joaquín Domínguez-Zenteno ^[1]
  1. [1] Tecnológico Nacional de México

     Tecnológico Nacional de México

     México

     
  2. [2] Centro de Investigaciones en Óptica León Mexico
• Localización: DYNA new technologies, ISSN-e 2386-8406, Vol. 7, Nº. 1, 2020
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Emergency landing system of an unmanned aerial vehicle by means of conversion from quadrotor to birotor
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• Resumen
  • español

    Este trabajo propone el diseño de un sistema de aterrizaje de emergencia de un vehículo aéreo no tripulado de tipo cuadrirrotor ante fallas en los rotores o las hélices. El control del vehículo se realiza mediante un regulador lineal cuadrático (LQR) el cual está acoplado a un sistema de detección y localización de fallas basado en observadores de estado. Una vez que el sistema detecta y localiza una falla se realiza un cambio de configuración de vehículo de cuatro rotores a vehículo birrotor, con el propósito de aterrizar el vehículo de forma segura. Para demostrar la efectividad del método se presentan diferentes simulaciones ante escenarios libres de fallas, con falla parcial en algún rotor y falla total. En todos los casos tanto el control como el sistema de detección de fallas muestran un desempeño adecuado.

  • English

    In this work the design of an emergency landing system for a quadrotor unmanned aerial vehicle (UAV) in the event of rotor or propeller failures is proposed. The control of the quadrotor is carried out by means of a linear quadratic regulator (LQR) controller, which is coupled to a fault detection and diagnosis system based on state observers. Once the system detects and locates a fault, the vehicle changes from a four-rotor to a two-rotor configuration, in order to land the vehicle safely. To demonstrate the effectiveness of the method, different numerical simulations are presented i.e. fault-free, partial fault and total fault scenarios. In all cases, both the control and the fault detection system show adequate performance.