Modelado y Simulación de Aterrizaje y Despegue Vertical de Vehículo Aéreo No Tripulado Tipo Cohete Mediante la Integración de Simulink y Solidworks (2024)
Este proyecto de grado se enfoca en el modelado dinámico y la simulación del control del aterrizaje y despegue vertical de un vehículo aéreo no tripulado tipo cohete. La implementación de Simulink en conjunto con SolidWorks y estrategias de control clásico PID se utiliza para mantener el equilibrio de los 6 grados de libertad en ausencia de perturbaciones. Iniciando con la construcción del vehículo en SolidWorks, se consideran la geometría y las densidades de masa originales de los componentes utilizados en el prototipo desarrollado en el semillero ASIMOV. Luego, se emplea el formalismo de Euler-Lagrange con ayuda del software Wolfram Mathematica para desarrollar el modelo dinámico de traslación y rotación del vehículo que se dedujo a partir de la teoría clásicas de la física, en este caso el principio de mínima acción, tratado como un cuerpo rígido, en un marco inercial fijo y un marco referencial móvil en el cuerpo del vehículo. Este modelo, inicialmente no lineal, se linealiza con condiciones de equilibrio para facilitar el desacoplamiento dinámico de las variables. La implementación de SolidWorks y Simulink se logra mediante la extensión de MATLAB "Simscape", que posibilita la exportación de sólidos rígidos con sus propiedades físicas originales y la creación del entorno gráfico de la simulación. La estrategia de control PID se emplea con la herramienta SISOTOOL para sintonizar las constantes de los controladores. La táctica de control se valida mediante una interfaz animada que emula el comportamiento del sistema físico en su espacio de movimiento. Se plantean trabajos futuros que incluyen la consideración de la dependencia lineal en las señales de control, la incorporación de perturbaciones ambientales, el análisis de estrategias de control sobre el modelo no lineal y la verificación experimental de los resultados obtenidos en la simulación.