Diseño de controladores

DIA MATLAB 2008 – ARMENIA – UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO

Diseño de Controlador Difuso y por Variables
de Estado para un Sistema Ducted Fan
Jorge Mario Zamora Vélez, Student Member, IEEE

Abstract—In the present document it presents an approach of
a Fuzzy Control and a Feedback Discrete-Time States-Space
Control design by a Ducted Fan Planar Model, and its
comparison between they both byusing Matlab as algorithms
computing tool to model and simulate the plant and the
controllers.
Keywords—Ducted Fan, Fuzzy Control, Flight Control
Systems, State-Space Feedback Control, Uninhabited Combat
Aerial Vehicle.

P

I. INTRODUCCIÓN

rimordialmente, este documento trata la aplicabilidad del
control lógico difuso FIS al control de sistemas no
lineales, enfocadas en el empleo de alherramienta
computacional Matlab. Sin embargo, se da un vistazo al
análisis de nuevas tecnologías militares
Uno de los objetivos principales de este texto es revelar la
simplicidad con la cual puede ser controlado un sistema no
lineal MIMO aplicando la lógica difusa.
Inicialmente se hará una descripción funcional de la planta,
luego se hará un análisis no muy riguroso de la dinámica de laplanta, centrándose fundamentalmente en su inercia. Después
se hará un enfoque en la metodología de control por variables
de estado y acontinuaciòn de lógica difusa. Finalmente se
realizará una comparación de su rendimiento, observando
tanto la controlabilidad, el error en estado estable, rango de
operación, y esfuerzo de control.
El control difuso es una alternativa práctica para una granvariedad de aplicaciones de control enigmáticas y/o
complejas, ya que proporciona un método conveniente para la
construcción de controladores no lineales a través del uso de
información heurística. Tal información heurística proviene de
un operador que actúa como controlador dentro del lazo del
proceso; o incluso del ingeniero de control quien ha realizado
extensos análisis, modelamientos ydesarrollo de algoritmos
de control [6].
Sin tener en cuenta de donde proviene el conocimiento del
control heurístico, la lógica difusa proporciona un formalismo
simple y trivial para representar e implementar ideas mediante
el empleo de descripciones lingüísticas que se tienen acerca de

1 Hover flight: Vuelo Inmóvil
2 Thrust Vectored
3 Planar Model

cómo lograr un control eficaz yfuncional del proceso dadas
por el experto.

II. DUCTED FAN
Desde los años 60’s, impulsados por los conflictos bélicos
mundiales y la carrera armamentista, la investigación y el
desarrollo de tecnología militar son prioridad de las naciones
de primer mundo. Gracias a esto y junto con las ideas
creativas de la ciencia ficción se ha desarrollado gran parte de
la tecnología actual tal como elordenador y la Internet. A
mediado de los años 80’s se empezó a estudiar los UCAV’s
(Unhabited Combat Aerial Vehicles), Vehículos No
Tripulados de Combate Aéreo por sus siglas en inglés;
dispositivos de vuelo autónomo e inteligente o comandados
por un operador desde un cuarto de control basado en
tecnología de realidad virtual. Estos sistemas serán capaces de
realizar maniobras agresivas dealta pendiente y seguimiento
de trayectorias, operando sobre los límites de los actuadores.
Su uso inicialmente esta enfocados a realizar tareas de
reconocimiento y vigilancia, no obstante, el objetivo es
emplearlo como arma de ataque. En la figura 1 se ilustra una
idea artística (Fig.1).

Fig 1: Imagen Artística de un Ducted Fan operando como
UCAV.
El sistema de vuelo UCAV de mayorexpectativa hoy es
denominado Ducted Fan, con el cual desde ya hace más de
una década se vienen realizando experimentos en varios
centros de investigación, tales como la University of Colorado
y principalmente la California Institute of Technology (Fig.2).

DISEÑO DE CONTROLADOR DIFUSO Y POR VARIABLES DE ESTADO PARA UN SISTEMA DUCTED FAN

Fig. 3. Dinámica básica y eje de referencia coordenado...