Técnicas de control lineales cuadráticas aplicadas en el diseño de autopiloto para un vehículo autónomo subacuático

Abstract

Los AUVs constituyen un tema de interés para la comunidad científica internacional. En Cuba, el GARP y el CIDNAV desarrollan un autopiloto para un vehículo autónomo subacuático (HRC-AUV), con fines científicos. Los autopilotos tienen distintos modos de operación: manual, dirección, rumbo, punto de paso y ruta. Teniendo en cuenta el desarrollo actual de las técnicas de control aplicadas a autopilotos, en esta investigación se diseñan controladores de rumbo utilizando técnicas lineales cuadráticas (LQ), para el HRC-AUV. Los controladores LQ se basan en los modelos dinámicos lineales de la planta y generan una ley de control lineal minimizando índices de funcionamiento cuadráticos que depende de los estados y las salidas del sistema. Primeramente se diseñan controladores de seguimiento lineales cuadráticos (LQT) bajo la suposición de que los estados son medibles, y luego controladores lineales cuadráticos gaussianos (LQG) considerando que los estados son estimados mediante un filtro de Kalman. Los controladores que se diseñan aseguran que la salida siga a la entrada minimizando el error de seguimiento, ante una entrada de referencia constante o una señal tipo paso. La efectividad de los diseños realizados se demuestra mediante simulación, a partir de las respuestas de la variación del ángulo de rumbo y el ángulo de rumbo.