Control robusto de la actitud de un multirrotor empleando una arquitectura de control en cascada con prealimentación

Abstract

[Resumen] Este trabajo aborda el control robusto de la actitud de un UAV de tipo multirrotor. Como principal novedad destaca el empleo de una estructura de control model-matching en cascada que, junto a los dos controladores de realimentación del ángulo de rotación y su velocidad angular, incorpora un controlador de prealimentación de la referencia. Fruto de la estructura de control y un adecuado reparto frecuencial de las tareas de control entre los lazos en realimentación, el ancho de banda de los controladores se reduce con el fin de alcanzar una solución de control que incurre en una menor amplificación de ruidos de medida en la acción de control. Los diseños de control son robustos y se han realizado en el dominio de la frecuencia discreta siguiendo los postulados de la Teoría de Realimentación Cuantitativa. Se han considerado explícitamente especificaciones de estabilidad, de rechazo de perturbaciones de par y de seguimiento de referencias angulares.

[Abstract] This paper deals with the robust attitude control of a multirotor UAV. The main novelty is the use of a cascaded model-matching control structure that includes a reference feedforward controller along with the two angle and velocity feedback controllers. As a result of the control structure and appropriate frequency feedback sharing between the feedback loops, the bandwidth of the controllers is reduced to achieve a control solution that introduces less measurement noise into the control action. The control designs are robust and performed in the discrete frequency domain according to the postulates of Quantitative Feedback Theory, with explicit consideration of stability, torque disturbance rejection, and angular reference tracking specifications.