Mejoramiento del desempeño del control longitudinal de una aeronave mediante la incorporación de controladores adaptivos de orden fraccionario

Abstract

El presente trabajo aborda la implementación del control adaptivo directo de orden fraccionario en el control longitudinal de aeronaves, un enfoque no reportado en la literatura. Se analizó el control adaptivo directo fraccionario tanto en aeronaves civiles (Cessna-182) como de combate (F-16), obteniendo buenos resultados en comparación con el control adaptivo entero. Esta propuesta de tesis aporta al conocimiento del control de aeronaves al presentar un esquema simple de control para plantas de grado relativo igual a 2 (𝑛���� ∗ = 2), como es el caso del Cessna182, evitando la implementación más compleja para grados relativos mayores o iguales a 2. La estabilidad de esta implementación se demostró incluyendo un nuevo lema (Lema 5) válido para plantas de orden entero y leyes adaptivas fraccionarias con grado relativo mayor o igual a 2 y simplificando un teorema fundamental del control fraccionario (Corolario 3). Es importante destacar que esta es la primera implementación de control adaptivo de orden fraccionario aplicado al control de aeronaves. Más aún, los resultados teóricos y de simulación son fácilmente extensibles a la mayoría de los sistemas de control adaptivos de grado relativo 2 o superior.

The present work deals with the implementation of direct adaptive control of fractional order in the longitudinal control of aircraft, an approach not reported in the literature. Fractional direct adaptive control was analyzed in both civil (Cessna-182) and combat (F-16) aircraft, obtaining good results compared to integer adaptive control. This thesis proposal contributes to the knowledge of aircraft control by presenting a simple control scheme for plants with a relative degree equal to 2 (𝑛��� ∗ = 2), as is the case of the Cessna182, avoiding the more complex implementation for degrees relative greater than or equal to 2. The stability of this implementation was demonstrated by including a new lemma (lemma 5) valid for integer-order plants and fractional adaptive laws with relative degree greater than or equal to 2 and by simplifying a fundamental fractional control theorem (Corollary 3). It is important to highlight that this is the first implementation of fractional order adaptive control applied to aircraft control. Furthermore, the theoretical and simulation results are easily extensible to most adaptive control systems of relative degree 2 or higher.