Comparación entre el Controlador Hinf con Sensibilidad Mixta y el Controlador LQRy con Incertidumbre en un Vehículo Cuadricóptero

Autores/as

  • Francisco Triveño Vargas Consultor externo
  • Huáscar Mirko Montecinos Cortéz Instituto Tecnológico de Aeronáutica. São Paulo.

DOI:

https://doi.org/10.52428/20758944.v21i57.1329

Palabras clave:

LQRy, Hinf, Cuadricóptero, Control Automático, Control robusto

Resumen

Este artículo, presenta un estudio comparativo entre dos controladores, diseñados para la estabilización de un cuadricóptero. Los controladores son el controlador Hinf con sensibilidad mixta y el controlador LQRy. Ambos controladores han sido diseñados teniendo en cuenta incertidumbres del 10% en la masa e inercias del cuadricóptero. El objetivo principal de esta investigación es discernir cuál de las dos técnicas de control ofrece un rendimiento óptimo en la estabilización del cuadricóptero para garantizar la máxima estabilidad de vuelo. Para este proposito, ambos controladores se diseñaron utilizando el modelo lineal del cuadricóptero. Por lo tanto, dado que el cuadricóptero presenta una configuración MIMO (Múltiples Entradas, Múltiples Salidas) y que su estudio se hace mas complejo al incorporar incertidumbres diagonales en sistemas MIMO, por lo expuesto se hace una simplificación a SISO (Entrada Única, Salida Única), esta simplificación facilita la incorporación de incertidumbres diagonales en el modelo del cuadricóptero. Las simulaciones se realizaron en el entorno Matlab-Simulink®. Los resultados obtenidos indican que el controlador LQRy presenta un rendimiento superior al del controlador Hinf en la estabilización del cuadricóptero. Los resultados obtenidos sugieren que la técnica LQRy podría ser más eficaz para lograr un vuelo estable en condiciones ideales.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Brossard, J., Bensoussan, D., Landry, R. Jr., & Hammami, M. (2019). Robustness studies on quadrotor control. In Proceedings of the International Conference on Unmanned Aircraft Systems (pp. 344-352).

https://doi.org/10.1109/ICUAS.2019.8798198

Bouabdallah, S., & Siegwart, R. (2007). Full control of a quadrotor. In Proceedings of the 2007 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (pp. 153-158). IEEE. DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2007.4399042

Diego, L. M. (2015). Desarrollo de un autopiloto de un quadcopter (M.Sc. thesis). University of Zaragoza, Zaragoza, Spain.

Escamilla Núñez, R. (2010). Diseño, construcción, instrumentación y control de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) (Undergraduate thesis). Instituto Politécnico Nacional, Lima, Peru.

Gonzalez, H., & Vargas, H. R. (2008). H∞ controller design for a variable wind speed turbine. In Proceedings of the 2008 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America (pp. 1-7). IEEE. DOI: https://doi.org/10.1109/TDC-LA.2008.4641780

Irfan, A., Khan, M. G., & Mohsin, S. A. (2021). Quadcopter dynamic modeling and stability control design using hardware in loop. In Proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Robotics, Automation, Artificial-Intelligence and Internet-of-Things (RAAICON) (pp. 56-59). IEEE. DOI: https://doi.org/10.1109/RAAICON54709.2021.9930035

Khadraoui, S., Fareh, R., Baziyad, M., & Bettayeb, M. (2024). A comprehensive review and applications of active disturbance rejection control for unmanned aerial vehicles. IEEE Access, Advance online publication, Article 185851-185868. DOI:

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3510557

Maaruf, M., Mahmoud, M. S., & Arif, A. M. (2022). A survey of control methods. International Journal of Robotics and Control Systems, 2(4), 652-665. DOI: https://doi.org/10.31763/ijrcs.v2i4.743

Madi, S., Larabi, M. S., & Kherief, N. M. (2023). Robust control of a quadcopter using PID and H∞ controller. Turkish Journal of Electromechanics and Energy, 8(1), 3-11. Retrieved from https://www.scienceliterature.com

Massé, C., Gougeon, O., Nguyen, D.-T., & Saussié, D. (2018). Modeling and control of a quadcopter flying in a wind field: A comparison between LQRy and structured H∞ control techniques. In International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS) (pp. 1408-1417). DOI: https://doi.org/10.1109/ICUAS.2018.8453402

Montecinos Cortez, H. M. (2022). Implementação de novas funcionalidades no sistema PixHawk (Master's thesis). Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, Brazil.

Nasir, A. N. K., Ahmad, M. A., & Rahmat, M. F. (2008). Performance comparison between LQRy and PID controller for an inverted pendulum system. In Proceedings of the International Conference on Power Control and Optimization (pp. 18-20).

Ogata, K. (2010). Engenharia de Controle Moderno (7th ed.). [Publisher].

Paiva Peredo, E. (2016). Modelado y control de un cuadricóptero (Master's thesis). Universidad de Piura, Piura, Peru.

Pinheiro, E., & Souza, L. (2013). Design of the microsatellite attitude control system using the mixed method via LMI optimization. Mathematical Problems in Engineering, 2013, Article 257193. DOI: https://doi.org/10.1155/2013/257193

Peksa, J., & Mamchur, D. (2024). A review on the state of the art in copter drones and flight control systems. Sensors Journal, 2-42. DOI:

https://doi.org/10.3390/s24113349

PMid:38894139 PMCid:PMC11174836

Praveen, V., & Pillai, S. (2016). Modeling and simulation of quadcopter using PID controller. International Journal of Control Theory and Applications, 9(15), 7151-7158.

Priya, P., & Kamlu, S. S. (2022). Robust control algorithm for drones. In Aeronautics-New Advances. Intech Open. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.105966

Samir, A., Hammad, A., Hafez, A., & Mansour, H. (2017). Title of the article. International Journal of Computer Applications, 168(9). DOI:

https://doi.org/10.5120/ijca2017914539

Smith, D., & Shehzad, M. U. (2016). A robust Hinf control for unmanned aerial vehicle against atmospheric turbulence. In 2nd International Conference on Robotics and Artificial Intelligence (ICRAI) (pp. 1-6). DOI: https://doi.org/10.1109/ICRAI.2016.7791234

Tomashevich, S. I., Borisov, O. I., & Gromov, V. S. (2017). Experimental study on robust output control for quadcopters. In Proceedings of the Mediterranean Conference on Control and Automation (pp. 1029-1034). DOI: https://doi.org/10.1109/MED.2017.7984253

Varghese, A. G., & Sreekala, D. (2019). Modeling and design of UAV with LQG and Hinf controllers. International Journal of Engineering Research & Technology, 8(5), 446-450.

Zenkin, A., Berman, I., Pachkouski, K., Pantiukhin, I., & Rzhevskiy, V. (2020). Quadcopter simulation model for research of monitoring tasks. In Proceedings of the 2020 26th Conference of Open Innovations Association (FRUCT) (pp. 449-457). DOI: https://doi.org/10.23919/FRUCT48808.2020.9087391

Descargas

Publicado

30-06-2025

Cómo citar

Triveño Vargas, F., & Montecinos Cortéz, H. M. (2025). Comparación entre el Controlador Hinf con Sensibilidad Mixta y el Controlador LQRy con Incertidumbre en un Vehículo Cuadricóptero. Journal Boliviano De Ciencias, 21(57), 94–110. https://doi.org/10.52428/20758944.v21i57.1329

Número

Sección

Artículos de revisión bibliográfica