CROMAT: Coordinación de RObots Móviles Aéreos y Terrestres Santander, 7 de Abril de 2004. CROMAT: Coordinación de RObots Móviles Aéreos y Terrestres Subproyecto 3 TÉCNICAS DE CONTROL DE HELICÓPTEROS A ESCALA Antonio Barreiro Blas. Grupo de Control no Lineal. E.T.S.I.I.-Universidad de Vigo

Introducción. Breve descripción “El El subproyecto 3 es de carácter más básico y se centra en los problemas teóricos que plantea el control de helicópteros a escala en el marco del control no lineal de sistemas subactuados * Esquema de objetivos * Resultados principales y soluciones aportadas * Continuidad de la investigación * Posibilidades de transferencia * Referencias principales Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala Objetivos alcanzados Modelado de helicópteros a escala (estudio dinámico, simulación numérica, simbólica y gráfica) Técnicas de control de helicópteros a escala (desarrollo de técnicas de control no lineal MIMO subactuado) Técnicas de visión dinámica (localización y seguimiento de pose 3D basada en marcas) Plataforma experimental (instalación de interiores, segura, de vuelo restringido) Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala Modelado de helicópteros a escala (I) Estudio dinámico para guiar elección técnicas control Dinámica pral. = Sólido rígido + Etapa de actuación Problemas control = MIMO altamente no lineal, acoplado + Subactuado, con incertidumbre Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

Modelado de helicópteros a escala (II) Modelos estudiados: MARVIN (T.U. Berlin) IKARUS (Kim-Tilbury) BEAR (Univ. Berkeley) Numérica (Simulink) Simbólica (Mathematica) Gráfica (OpenGL) Tipo implementaciones: Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

{ Resultados sobre técnicas de control (I) Técnicas Bear (Sastry) Principales líneas exploradas: Técnicas Bear (Sastry) { Técnicas Georgia Tech Problemas: MIMO acoplado no lineal + subactuación Entrada de control Dinámica traslacional rotacional Colectivo Tm z - Cola Tt y Longitudinal a x q Lateral b f Soluciones: Cancelación de no linealidad (lin. aproximada) + estructura cascada (lazo interno orientación, externo traslación) Aportaciones: Adaptación a Bear, Marvin e Ikarus, simplificación de inversión lazo externo, pseudocontrol como dinámica interna, mejora en modelo referencia, * Raimúndez, Camaño, Baltar, Intelligent Autonomous Vehicles, IAV’04, Lisboa 2004 † Raimúndez, Camaño, Béjar, IFAC World Congress, Praga 2005 (colab. subproy. 1) Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala Resultados sobre técnicas de control (II) Sin Adaptación Con Adaptación Problemas: Errores de linealización aprox., Incertidumbres etapa actuación Soluciones: Control adaptativo con Redes Neuronales Aportaciones: Adaptación a Bear, Ikarus y Marvin, reducción de nº entradas Evolución de los Pesos * Raimúndez, Camaño, Béjar CDC-ECC, Sevilla 2005 (colab. subproy. 1) Técnicas Isidori-Marconi Nuevas líneas: { Técnicas backstepping Antisaturación Probl. abiertos: Gen. refs. Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

{ Resultados sobre visión dinámica (I) Principales líneas exploradas: Estimación de pose Seguimiento de pose Principales líneas exploradas: Problemas: Implementar un sistema de realimentación por visión Soluciones: Entorno completo para visión dinámica: localización inicial, gestión marcas, gestión subventanas, ocultaciones, etc. * Baltar, Barreiro, Delgado World Automation Congress, WAC’04, Sevilla 2004 † Delgado, Barreiro Automatica 39(7) 1195-1203 (2003) Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

{ Resultados sobre visión dinámica (II) Líneas en exploración: Problemas: Algoritmos de tracking robustos y eficientes Soluciones: Estudio algoritmos: Newton, LS, LS+FF, EKF,… Aportaciones: Formulación unificada, Análisis robustez-dominio de convergencia, resolución compromiso filtrado-convergencia,… Líneas en exploración: Localización marcas y SLAM Impacto periodo muestreo { † Delgado, Barreiro, Baltar IFAC World Congress, Praga 2005 * Delgado, Barreiro Int. Journal of Control, 77(7) 693-702(2004) Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

Plataforma de laboratorio para experiencias de control de helicópteros Prioridad normal Alta prioridad Hilo para diálogo con el usuario Hilo de adquisición y tratamiento de imágenes Programa de visión Restricción del movimiento a 2GdL Helicóptero de RC Mikado Logo 20 -1350 mm diametro palas y 3.3 Kg -Motor brushless con controlador de velocidad Control en tiempo real: Simulink Lenguaje C Real-Time Workshop Windows Target S-Function Lenguaje C Visual C++ Ejecutable: ejecucion en Tiempo Real Device-driver RTWT Sistema de visión Par de cámaras B/W Basler 101f -Resolución 1300x1030, con 8 bits/pixel -Velocidad de imágenes 12 fps a 1300x1030 -Parámetros programables (ganancia, brillo,…) -Comunicación IEEE-1394 Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

Plataforma de laboratorio para experiencias de control de helicópteros Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala Resumen Diseño de autopilotos más eficientes y robustos Plataforma de gran potencial didáctico y demostrativo Posibilidades de transferencia Continuidad en la investigación Nuevo proyecto DPI-04. Sist. con retardos (+ U. Murcia) Gran interés en continuar líneas helicópteros + visión Referencias (5-6 más representativas) Raimúndez, Camaño, Béjar, CDC-ECC, Sevilla 2005 Delgado, Barreiro, Baltar, IFAC World Congress, Praga 2005 Raimúndez, Camaño, Béjar, Baltar, IFAC World Congress, 05 Camaño, Baltar, Raimúndez, WAC, Sevilla 2004 Delgado, Barreiro, Int. Journal of Control, 2004 Delgado, Barreiro, Automatica, 2003 Publicac.(+en realiz.): Revistas: 2(+2), Congresos 15, Tesis 1(+2) Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala