Los sistemas de control de vuelo en UAVs, drones profesionales y sistemas aéreos no tripulados han despertado un gran interés de un tiempo a esta parte, debido al reto que supone conseguir una plataforma aérea totalmente autónoma, o no tripulada, independientemente de los agentes externos así como por poder ayudar a un pilotaje más sencillo y natural por parte del operarario de drones.
El control adaptativo es una tecnología presente en una amplia variedad de industrias como la del automovilismo, los cuales incorporan módulos muy similares a los autopilotos de UAV profesionales. Determinados automóviles con control de velocidad de crucero adaptativo, controlan la velocidad durante la marcha, de modo que si se detecta la presencia de otro vehículo circulando por delante a una velocidad inferior, automáticamente se reduce la velocidad. Y una vez que el carril queda libre, acelera automáticamente hasta la velocidad de crucero preprogramada.
En sí, el control adaptativo es un método de control que permite adaptar el control de la plataforma de acuerdo a parámetros variables, o que inicialmente no se conocen. A diferencia de los controles no adaptativos, el control adaptativo no necesita información a priori de los límites de los parámetros variables o no conocidos en el UAV. Los controles no adaptativos mantienen unos parámetros de control fijos durante toda la operación, manteniéndose estos fijos para cualquier envolvente de vuelo, en cambio, el control adaptativo se centra en los cambios del control, ajustando los distintos parámetros en función de las variaciones en la plataforma y el entorno.
Control adaptativo en autopilotos de UAV
Los sistemas de control y autopilotos de UAV tradicionales configuran controladores PID para ajustar los parámetros de control a las necesidades específicas de la plataforma. Adaptando la configuración del sistema de control a unas condiciones de operación estáticas.
El control adaptativo en los UAV permite configurar el controlador de modo que este se adapte automáticamente a las condiciones de vuelo cambiantes. Por ejemplo, durante el vuelo de una aeronave, su masa decrece lentamente como resultado del consumo de carburante; a fin de optimizar el control de la plataforma se hace necesaria una regla de control que se adapte a este cambio en el sistema, que ciertos autopilotos ya pueden gestionar.
Existen dos formas de hacer este ajuste, aplicando una fórmula de conversión que automáticamente ajuste el controlador en función de ciertas variables del sistema o integrando algoritmos de auto-identificación de planta, de modo que el sistema realice el ajuste del controlador por sí mismo en función del estado global del sistema controlado por el autopiloto.
La aplicación del control adaptativo en los UAV
Son diversas las aplicaciones en las que se hace necesaria la integración de un sistema de control adaptativo en aeronaves no tripuladas:
- Aeronaves de grandes dimensiones: La cantidad de combustible varía notablemente entre el despegue y el aterrizaje, por lo que las características en cuanto a: peso, centro de masas, inercias… presentan una gran variación a lo largo del vuelo.
- Aeronaves para reparto de cargas y dispersión de líquidos: La masa varía considerablemente a lo largo de la misión, ya sea de forma puntual o continuada, produciendo un cambio sustancial en la planta de la aeronave.
- Sistemas de alta velocidad: La deflexión de las superficies de control afecta de manera diferente en función de la velocidad, el autopiloto ajustaría el control a distintos rangos de velocidad.
- Sistema tolerante a fallos: En caso de producirse un fallo en un motor o superficie de control, el sistema de control adaptativo reajustaría el control del dron para compensar el fallo.
- Aeronaves tethered: Los cambios de altura y posición en este tipo de aeronaves producen una variación en la fuerza ejercida por el cable, tanto en magnitud como en dirección.
Como hemos mencionado existen algunos autopilotos de UAV que integran el control adaptativo. Como es el caso del Veronte Autopilot 1x, capaz de todas las características descritas en cualquier tipo de UAV, incluso en Tethered drones.
