Modelado orientado al control de un vehículo aéreo no tripulado Skywalker X8

Abstract

La utilidad de los vehículos aéreos no tripulados (UAV, unmanned aerial vehicle) es evidente, lo que se manifiesta en sus múltiples aplicaciones en diversos ámbitos. Dentro de éstos, los drones de ala fija están recibiendo cada vez más interés por algunas de sus ventajas frente a los más conocidos UAV rotatorios, como que son más rápidos y adecuados para vuelos de larga distancia y para cubrir grandes áreas, y son más eficientes en términos de energía. Sin embargo, pueden ser inestables y requieren controladores robustos para su funcionamiento. Para el diseño del controlador es imprescindible contar con modelos matemáticos y computacionales de estos sistemas complejos y no-lineales. En este trabajo se presenta el desarrollo de un modelo dinámico de un UAV de ala fija, el Skywalker X8, así como su simulación. El modelo dinámico no lineal obtenido describe el comportamiento del UAV de forma realista y completa teniendo en cuenta que, al no disponer de cola, las superficies aerodinámicas del UAV pueden comportarse como alerones (deflexión antisimétrica) o como elevadores (deflexión simétrica). La ausencia de cola y el tamaño del UAV hacen posible separar los movimientos longitudinal y lateral manteniendo su acoplamiento parcial. Las entradas del modelo lateral son el ángulo de deflexión de los alerones y la velocidad aerodinámica, mientras que para el modelo longitudinal se han considerado como entradas la fuerza propulsiva y el ángulo de deflexión de los elevadores. Para validar el modelo del UAV se han realizado varias simulaciones de maniobras realistas.