Transporte aéreo de carga mediante sistemas UAV multirotor

Abstract

Este trabajo afronta el problema del transporte aéreo de carga colgante mediante un único UAV tipo quadrotor. Más específicamente, se continúa con la línea de investigación recientemente iniciada en donde se aborda el problema controlando directamente la posición de la carga, considerando la actitud y posición del quadrotor de manera implícita. Por un lado, este trabajo intentará mejorar los controles lineales PID y LQR ya diseñados en un proyecto previo, usando para ello distintas estrategias de control. Por otro lado, se diseñarán nuevos controles robustos lineales y no lineales y se evaluarán tomando como referencia los anteriores controles PID y LQR. El control robusto lineal será del tipo H1 S/KS/T para el control de la altitud de la carga, y H1 GS/T para el control de la posición horizontal de la carga dada la particularidad de este último subsistema. El control robusto no lineal será un control H1 no lineal con efecto integral. Todos los controles serán evaluados a través de simulaciones en Simulink. El estudio se limita al caso plano como primera aproximación del problema, relegando el caso 3D como trabajo futuro tras la obtención de las conclusiones del presente proyecto.

This project addresses the air hanging-cargo transportation problem using a single quadrotor UAV. More specifically, this work is framed within the recently started research line where the position of the load is directly controlled, implicitly considering the attitude and position of the quadrotor. On the one hand, this work tries to improve the linear PID and LQR controls already designed in a former work, using for that purpose different control strategies. On the other hand, new robust linear and non-linear controllers are designed and evaluated taking as reference the previous PID and LQR controls. The robust linear control consist in a H1 S/KS/T controller for the control of the load’s altitude and in a H1 GS/T controller for the control of the load’s horizontal position due to the specificities of the latter. The nonlinear robust control consist in a non-linear H1 control with integral effect. All the controllers are evaluated through simulations under Simulink. The study is limited to the planar case as a first approximation of the problem, relegating the 3D case as future work after obtaining the conclusions of the present project.