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Sistema de control de vuelo adaptativo (AST-FCS) para el UAS ATLANTE

Un sistema de control de vuelo adaptativo (Adaptive Self-Tuning Flight Control System, AST-FCS), basado en la metodología de control adaptativo predictivo experto ADEX, ha sido aplicado a la simulación del UAS (Unmanned Aircraft System) ATLANTE realizada por el Flight Dynamics & Control Laws Department de Airbus Military. Este desarrollo corresponde a la 1º fase de un proyecto que tiene como objetivo la implantación del AST-FCS en el mencionado UAV.

ATLANTE es un UAV táctico pesado de largo alcance financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad de España a través del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI). Será utilizado por el Ejército español como ayuda a operaciones de inteligencia, vigilancia, adquisición de blancos y reconocimiento (Intelligence, Surveillance, Target Acquisition, and Reconnaissance, ISTAR).

Utilizando la mencionada simulación se ha sometido al UAS en cuestión, bajo la operación del AST-FCS desarrollado, a situaciones continuadas de turbulencia severa, errores de medida graves en y a cambios en la dinámica de los actuadores. En estas condiciones el rendimiento obtenido se ha aproximado de manera estable, robusta y satisfactoria al rendimiento obtenido en condiciones ideales de vuelo. En condiciones ideales de vuelo, el AST-FCS es capaz de guiar las variables críticas bajo control, en los diferentes escenarios de vuelo, a sus valores demandados con gran precisión, con el límite lógico de las envolventes de vuelo y la realizabilidad física. La característica fundamental del AST-FCS en cuestión consiste en su capacidad de adaptación, lo que le permite no requerir en su diseño del conocimiento preciso de la dinámica de la aeronave y enfrentarse con garantías de estabilidad y robustez a entornos de operación definidos por un elevado grado de incertidumbre.

La estrategia de control del AST-FCS consta básicamente de un bloque longitudinal y otro lateral-direccional, que se presentan a continuación con ejemplos ilustrativos de su rendimiento.


Bloque de control longitudinal



En el bloque longitudinal se encuentra el control de la velocidad aerodinámica mediante la posición de la palanca de gases, y el control de altitud donde un bloque de guiado genera una trayectoria deseada a partir del valor actual y demandado de la altitud, generando el valor de velocidad de ascenso demandado. Este valor será la consigna de un controlador de velocidad de ascenso que generará el cabeceo necesario para alcanzar dicha velocidad de ascenso. El cabeceo necesario será enviado a un bloque de guiado que generará como salida, a partir del valor actual y demandado de cabeceo, el valor deseado de la velocidad de cabeceo. Esta salida será el setpoint del controlador de velocidad de cabeceo que actuará sobre el timón de profundidad.


Bloque lateral-direccional



En el bloque latero-direccional se encuentra el control de resbalamiento teniendo el objetivo de mantener el resbalamiento a cero mediante la posición del timón de dirección, y el control de rumbo donde un bloque de guiado genera una trayectoria deseada a partir del valor actual y demandado de la rumbo, generando el valor de velocidad de cambio de rumbo demandado. Este valor será la consigna de un controlador de velocidad de cambio de rumbo y que generará el alabeo necesario para alcanzar dicha velocidad de cambio. El alabeo necesario será enviado a un bloque de guiado que generará como salida, a partir del valor actual y demandado de alabeo, el valor deseado de la velocidad de alabeo. Esta salida será el setpoint del controlador de velocidad de alabeo que actuará sobre los alerones.


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