NILS Project

Objetivos Principales del Proyecto NILS

En los últimos años, el uso de sistemas aerodinámicos en el entorno ártico ha aumentado. Debido a las condiciones climáticas críticas de la región ártica, la formación de hielo en estos sistemas puede causar comportamientos no deseados, como la pérdida de rendimiento y riesgos de fallos, que podrían evitarse utilizando técnicas avanzadas de control y anti-hielo/deshielo. Por esta razón, es importante obtener una estimación de la cantidad de hielo que afecta a estos sistemas utilizando algún modelo matemático de este fenómeno. Entre las técnicas posibles, las de variación de parámetros lineales (LPV) permiten tener en cuenta la gran variación del comportamiento del hielo según las diferentes condiciones de operación. El objetivo de este proyecto fue aplicar las técnicas LPV al problema de estimar la formación de hielo en sistemas aerodinámicos.

Actividad Científica y Resultados Principales

La actividad científica desarrollada durante la implementación del proyecto ha llevado a un estudio exhaustivo del estado del arte en varios temas relacionados con el objetivo mencionado del proyecto, en particular respecto a la aerodinámica, modelos de UAV, formación de hielo y técnicas que podrían aplicarse al problema de detección de hielo. Teniendo en cuenta este estudio, se ha aplicado la teoría de observadores de entradas desconocidas (UIOs) utilizando un paradigma LPV, desarrollando las siguientes soluciones para el problema de detección de hielo:

• Observador LPV proporcional de entrada desconocida
• Observador LPV proporcional-integral de entrada desconocida
• Observador LPV proporcional-integral de intervalo de entrada desconocida

Estas soluciones se han obtenido partiendo de un problema simplificado, donde se ignoraron el ruido en los sensores y las incertidumbres en el modelo. En este caso, se encontró que un observador LPV proporcional de entrada desconocida fue capaz de detectar/aislar correctamente la presencia de fallos en el actuador y la formación de hielo en UAVs que operan en condiciones variables. Al añadir ruido en los sensores, se descubrió que era necesario añadir una acción integral para mejorar la propiedad de rechazo de ruido, lo que llevó al observador LPV proporcional-integral de entrada desconocida. Finalmente, una formulación en intervalo permitió tener en cuenta la incertidumbre en el modelo.

Contribuciones

Rotondo D., Cristofaro A., Johansen T.A., Nejjari F., Puig V., "Detección de formación de hielo en vehículos aéreos no tripulados con movimiento longitudinal usando un observador LPV de entrada desconocida", 2015 IEEE Multi-Conference on Systems and Control, Sídney, Australia, septiembre de 2015. (http://folk.ntnu.no/torarnj/2015MSC_0258_FI.pdf)

Rotondo D., Cristofaro A., Johansen T. A., Nejjari F., Puig V., "Detección de formación de hielo y fallos en actuadores en la dinámica longitudinal de pequeños UAVs usando un observador LPV proporcional-integral de entrada desconocida", 3ª Conferencia sobre Sistemas de Control y Tolerancia a Fallos, Barcelona, España, septiembre de 2016.

Rotondo D., Cristofaro A., Johansen T. A., Nejjari F., Puig V. "Estimación de estados y desacoplamiento de entradas desconocidas en sistemas LPV inciertos usando observadores de intervalo", enviado al International Journal of Control.