Resumen

La industria aeroespacial necesita contar con soluciones de sistemas para problemas tecnológicamente desafiantes y de misión crítica. Desde el punto de vista del control industrial, los ingenieros de desarrollo deben tener en cuenta los costes y las normas existentes para diseñar, implementar y desplegar eficazmente sistemas de control con costes razonables. La personalización y la reutilización son factores importantes asociados a la producción de nuevas aplicaciones para reducir sus costes, recursos y tiempo de desarrollo. En este trabajo, el enfoque de la Arquitectura Dirigida por Modelos (MDA)/Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE) combinado con el Lenguaje de Modelado Unificado (UML)/Lenguaje de Modelado de Sistemas (SysML) en tiempo real, el algoritmo del Filtro de Kalman no centrado (UKF) y los autómatas híbridos se especializa para obtener un modelo de control híbrido con el fin de desplegar convenientemente los controladores de los Vehículos Aéreos No Tripulados Quadrotor (Q-UAV). Este modelo de control híbrido también proporciona un patrón de cápsulas en tiempo real, lo que permite que los elementos diseñados sean personalizables y reutilizables en nuevas aplicaciones de diversos UAVs multirotor del tipo despegue y aterrizaje vertical (VTOL). La dinámica y la arquitectura de control de los Q-UAV se combinan con la especialización MDA/MBSE de la siguiente manera: el Modelo Independiente de Computación (CIM) se define especificando el modelo de caso de uso junto con el algoritmo UKF y los autómatas híbridos para recoger de forma intensiva los requisitos de control. A continuación, se diseña el Modelo Independiente de la Plataforma (PIM) especializando las características del UML/SysML en tiempo real para obtener las principales cápsulas de control, puertos y protocolos, junto con su evolución dinámica. El PIM detallado se transforma posteriormente en el PSM mediante plataformas de código abierto para implementar y desplegar rápidamente el controlador Q-UAV. El artículo finaliza con los vuelos de prueba y los resultados del despliegue que muestran una buena viabilidad para ser utilizados en un controlador de seguimiento de trayectoria de un Q-UAV de bajo coste. En este caso de estudio, el controlador del Q-UAV se implementa con el modelo de simulación en la herramienta OpenModelica. Los resultados de simulación obtenidos permiten definir los principales elementos de control y sus propiedades, así como construir las librerías de implementación en el entorno Arduino basadas en lenguaje C para realizar rápidamente el modelo de realización en los microcontroladores ATMEGA32-U2 y STM32 Cortex-M4.

• Materias:Motores (Mecánica) Vehículo espacial Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Engines Space vehicles Aeronautical Engineering
• Palabras claves:modelo de control híbrido, autómata híbrido, controlador de uav, nueva aplicación, patrón de cápsulas de tiempo, punto de vista, modelado unificado de tiempo, vehículo aéreo no tripulado, modelo independiente de la plataforma, coste
• Keywords:hybrid control model, hybrid automaton, uav controller, new application, time capsules pattern, point of view, time unified modeling, unmanned aerial vehicle, platform independent model, cost