CROMAT: Coordinación de RObots Móviles Aéreos y Terrestres

1. 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

2. Introducción. Breve descripción * Esquema de objetivos * Resultados principales y soluciones aportadas * Continuidad de la investigación * Posibilidades de transferencia * Referencias principales “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 Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

3. 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

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

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

6. { Técnicas Bear (Sastry) Principales líneas exploradas: Técnicas Georgia Tech Resultados sobre técnicas de control (I) Problemas:MIMO acoplado no lineal + subactuación 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

7. Con Adaptación Sin Adaptación Evolución de los Pesos { { Gen. refs. Técnicas backstepping Probl. abiertos: Nuevas líneas: Antisaturación Técnicas Isidori-Marconi *Raimúndez, Camaño, BéjarCDC-ECC, Sevilla 2005 (colab. subproy. 1) Resultados sobre técnicas de control (II) 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 Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

8. Estimaciónde pose • Seguimiento de pose Resultados sobre visión dinámica (I) { 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

9. { • Impacto periodo muestreo Líneas en exploración: • Localización marcas y SLAM Resultados sobre visión dinámica (II) • 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,… †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

10. Control en tiempo real: Programa de visión Real-Time Workshop Visual C++ Simulink Ejecutable: ejecucion en Tiempo Real Hilo de adquisición y tratamiento de imágenes Lenguaje C Alta prioridad S-Function Lenguaje C Real-Time Windows Target Device-driver RTWT Hilo para diálogo con el usuario Prioridad normal Plataforma de laboratoriopara experiencias de control de helicópteros 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 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

11. Plataforma de laboratoriopara experiencias de control de helicópteros Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala

12. Posibilidades de transferencia • Diseño de autopilotos más eficientes y robustos • Plataforma de gran potencial didáctico y demostrativo 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 Resumen Publicac.(+en realiz.): Revistas: 2(+2), Congresos 15, Tesis 1(+2) Subproyecto 3: Técnicas de control de helicópteros a escala