Modelado y control de una plataforma de estabilización inercial

Abstract

El trabajo presente surge como respuesta a una de las tareas propuestas en el proyecto SADSIM, enmarcado dentro del programa FEDER INNTERCONECTA en la convocatoria de 2016. SADSIM (Sistema Aéreo de Detección, Identificación y Seguimiento Marítimo) está constituido por un consorcio de empresas (TTI, Ingenostrum y Aeorum), que de forma conjunta han desarrollado un sistema destinado a grandes buques mercantes y de pesca. Dicho sistema, instalado en vehículos áreos no tripulados, proporciona información de utilidad para los buques, ahorrándole costes de operación, aumentado su seguridad y facilitando las operaciones. El proyecto está divido en cuatro actividades, los cuales están compuetas por distintas tareas a desarrollar. Dentro de la segunda de ellas se encuentra la tarea “A2.3 Diseño de sistema de algoritmos y control predictivo”, la cual tiene como objetivo el desarrollo de una plataforma estabilizada sobre la cubierta de un buque para el aterrizaje de UAV. Para el desarrollo de dicha tarea, en primer lugar, se ha llevado a cabo una investigación de los sistemas desarrollados con funciones similares y su aplicación. Conocida la solución tecnológicamente viable, se ha obtenido el sistema mecánico que modela el comportamiento de la plataforma, estudiando la cinemática que lo modela y las estrategias de control aplicables, optando por una solución de compromiso entre dificultad y prestaciones. Además, con vistas a una implementación real, se ha implementado un modo de ahorro energético. Todo ello se ha realizado usando la herramienta Matlab & Simulink. Para modelar la respuesta del barco ante la excitación marina, se ha hecho uso de la tarea previamente desarrollada, introduciendo de forma resumida el modelado en este documento. Por último, se han llevado a cabo distintas simulaciones para comprobar el funcionamiento del sistema, y mediante la definición de parámetros de interés, se han estudiado los límites operativos del sistema.

This project develops an SADSIM project’s activity which is part of FEDER INNTERCONECTA 2016 program. SADSIM (Maritime Aerial System of Detection, Tracking and Recognition) it is comprised from a consortium of companies (TTI, Ingenostrum and Aeorum) which have development a system for mechant ships and fishing vessels. This system, installed on some UAV, can send useful information to this ships, saving operation costs and increasing the security. The project made up four activities. In the second activity, the task “A2.3: Predictive control and algorithms system design” can be found, whose objective is to develop a stabilized platform above a ship deck for UAV landing. Firstly, a study of similar systems and its use has been carried out, being Stewart Platform the answer. This platform, which consists of a mechanical block, a control block and a kinematics block, has been modelled in Matlab & Simulink. PID control has been chosen due to differents reasons. Moreover, for a real implementation, an energy savings mode has been designed. Ship movement has been obtained from a previous task, and in this document only has been introduced of a summarized form. Finally, differents simulations has been run to test system performance and to get the operation range.