Control deslizante fraccionario de la trayectoria y orientación de un quadrotor con cargas suspendidas desconocidas

Abstract

Este artículo diseña un sistema de control para el problema de seguimiento de trayectorias de un vehículo quadrotor con una carga suspendida desconocida. La presencia de esta carga desconocida incrementa considerablemente la complejidad del problema, y su oscilación actúa como una perturbación incierta que afecta a la dinámica propia del vehículo. De esta forma, la trayectoria global del quadrotor puede verse enormemente afectada a pesar de la existencia de un controlador nominal para él. Este artículo propone el diseño de un control deslizante de orden fraccionario para la solución de este problema. Junto con el diseño de la ley de control se prueba la estabilidad del sistema en lazo cerrado a través del método de Lyapunov para sistemas fraccionarios. El desempeño obtenido por el controlador propuesto se compara con el control en modo deslizante clásico observando que el controlador propuesto mejora significativamente los resultados obtenidos.

This article designs a control system for the trajectory tracking problem of a quadrotor vehicle with an unknown suspended load. The presence of this unknown load considerably increases the complexity of the problem while its oscillation acts as an unknown perturbation that affects the dynamics of the vehicle. In this way, the overall trajectory of the quadrotor can be greatly affected despite the existence of a nominal controller for it. This article proposes the design of a fractional order sliding mode control for the solution of this problem. Along with the design of the control law, the stability proof of the closed-loop system is carried out by using the Lyapunov method for fractional systems. The performance obtained by the proposed controller is compared with the classic sliding mode control, observing that the proposed controller significantly improves the results.