Identification and cascade control by nonlinearities reversion of a quadrotor for the Control Engineering Competition CEA IFAC 2012

[ES] En este trabajo se describen los análisis y los procesos realizados para obtener la identificación del modelo y el diseño del controlador, así como su posterior implementación, para el cuatrirrotor de tipo Parrot AR-Drone. El objetivo de este trabajo es el control del seguimiento autónomo de trayectorias en el plano horizontal XY, definidas de forma flexible por el usuario. La fase de identificación se caracteriza por la separación del modelo en una parte lineal y otra no-lineal, dando lugar a un modelo de tipo Hammerstein. El control está caracterizado por la utilización de un controlador en cascada, con lazo interno de control de velocidad y lazo externo de control de posición. Como elementos característicos, resaltan que: el controlador de velocidad incluye una linealización estática del modelo, y el lazo de posición incluye un bloque no lineal para disminuir el error de seguimiento de la trayectoria pero utilizando una lógica sencilla de tipo controlador de posición. Este estudio tiene como marco la participación en el Concurso de Ingeniería de Control 2012, “Control autónomo del seguimiento de trayectorias de un vehículo cuatrirrotor” organizado por el Comité Español de Automática y que tuvo lugar en las Jornadas de Automática de Vigo, el pasado septiembre de 2012. El trabajo presentado fue premiado en la primera y la segunda fase del concurso con la primera y tercera posición, respectivamente.[EN] This paper describes and analyzes the processes carried out to obtain the model identification and the controller design, as well as its posterior implementation, for the quadrotor Parrot AR- Drone. The results are intended to control the autonomous tracking of that quadrotor on a path in the XY plane, flexible defined by the user. The identification phase is characterized by the division of the model into a linear and a non-linear part, resulting in a Hammerstein's model. The control is characterized by the use of a cascade control with an inner speed control loop and an outer position control loop. As characteristic features, it is highlighted that: the speed controller includes a static linearization of the model, and the position loop includes a nonlinear block to reduce the tracking error of the trajectory but using a simple position controller logic. The context of this study is the Control Engineering Competition 2012, “Autonomous trajectory tracking control of a quadrotor vehicle” organized by the Spanish Committee for Automation, which took place at the Automation Symposium in Vigo, last September 2012. The work presented was awarded in the first and second phase of the competition with the first and third prize, respectively.Este trabajo está enmarcado dentro del proyecto CICYT DPI2010- 20751-C02-01 y también dentro de las investigaciones de varios autores en el marco de sus becas CSIC-JAEHernández Hernández, L.; Pestana, J.; Casares Palomeque, D.; Campoy, P.; Sánchez López, JL. (2013). Identificación y control en cascada mediante inversión de no linealidades del cuatrirrotor para el Concurso de Ingeniería de Control CEA IFAC 2012. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 10(3):356-367. https://doi.org/10.1016/j.riai.2013.05.008OJS356367103Biagiola, S. I., & Figueroa, J. L. (2009). Identificación Robusta de Modelos Wiener y Hammerstein. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI, 6(2), 98-107. doi:10.1016/s1697-7912(09)70098-6García-Nieto, S., Blasco, F.X., Sanchís, J., Herrero, J.M., Reynoso-Meza, G., Martínez, M.A., (2012), Software TrackDrone Lite®” http://hdl.handle.net/10251/16427.Hernández, L. (2012), AR-Drone: trayectoria hexagonal con stall turm, Youtube video, disponible en https://www.youtube.com/watch?v=3XCI3Tg28Yo.Michael, N., Mellinger, D., Lindsey, Q., & Kumar, V. (2010). The GRASP Multiple Micro-UAV Testbed. IEEE Robotics & Automation Magazine, 17(3), 56-65. doi:10.1109/mra.2010.93785