Mendez-Lopez, Alejandro | TecNM/Instituto Tecnológico De Tuxtla Gutiérrez |
López-Estrada, Francisco Ronay | TecNM/Instituto Tecnológico De Tuxtla Gutiérrez |
De los Santos Ruiz, Ildeberto | TecNM/Instituto Tecnológico De Tuxtla Gutiérrez |
Valencia-Palomo, Guillermo | TecNM/Instituto Tecnológico De Tuxtla Gutiérrez |
Brindis Velazquez, Osvaldo | TecNM/Instituto Tecnológico De Tuxtla Gutiérrez |
Resumen: En este artículo se propone una metodología para la detección de fallas en los actuadores de un Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT) del tipo cuatrirrotor. El enfoque propuesto se basa en la técnica de Análisis en Componentes Principales (PCA). Con este método se extraen datos de velocidades angulares en los tres ejes de rotación considerando condiciones nominales libres de fallas y se construye un modelo implícito del mismo a través de la extracción de características de los datos, proyectando estos en el subespacio PCA. El procedimiento se repite considerando fallas en cada uno de los cuatro actuadores del VANT. Los resultados se comparan para discernir en qué condición de operación se encuentra el vehículo (nominal o con falla). Finalmente, se presentan resultados de diferentes experimentos sobre un sistema real que consiste de un cuatrirrotor montado sobre un giroscopio mecánico de tres grados de libertad, demostrando la efectividad del método propuesto.
¿Cómo citar?
Méndez-López, L. A., López-Estrada, F. R., Santos-Ruiz, I., Valencia-Palomo & GO. Brindis-Velázquez. Diagnóstico de Fallas en Actuadores de un VANT Mediante Análisis en Componentes Principales (I). Memorias del Congreso Nacional de Control Automático, pp. 121-126, 2019.
Palabras clave
Detección y Aislamiento de Fallas, Control de Sistemas No Lineales, Modelado e Identificación de Sistemas
Referencias
- Freeman, P., Pandita, R., Srivastava, N., and Balas, G.J. (2013). Model-based and data-driven fault detection performance for a small uav. IEEE/ASME Transactions on mechatronics, 18(4), 1300–1309.
- Gertler, J. (2015). Fault detection and diagnosis. Encyclopedia of Systems and Control, 417–422.
- Ghalamchi, B. and Mueller, M. (2018). Vibration-based propeller fault diagnosis for multicopters. In 2018 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), 1041–1047. IEEE.
- Guzmán-Rabasa, J., López-Estrada, F., González Contreras, B., Valencia-Palomo, G., Chadli, M., and Pérez-Patricio, M. (2019). Actuator fault detection and isolation ona quadrotor uav modeled as a lpv system. Measurement and Control, In Press. DOI: 10.1177/0020294018824764.
- Jolliffe, I. (2011). Principal component analysis. Springer.
- Mueller, M.W. and D’Andrea, R. (2014). Stability and control of a quadrocopter despite the complete loss of one, two, or three propellers. In 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 45–52. IEEE.
- Nonami, K., Kendoul, F., Suzuki, S., Wang, W., and Nakazawa, D. (2010). Introduction. In Autonomous Flying Robots, 1–29. Springer.
- Russell, E.L., Chiang, L.H., and Braatz, R.D. (2012). Data-driven methods for fault detection and diagnosis in chemical processes. Springer Science & Business Media.
- Saied, M., Lussier, B., Fantoni, I., Francis, C., Shraim, H., and Sanahuja, G. (2015). Fault diagnosis and faulttolerant control strategy for rotor failure in an octorotor. In IEEE International Conference on Robotics and Automation, 5266–5271. IEEE.
- Strang, G., Strang, G., Strang, G., and Strang, G. (2016). Introduction to linear algebra, volume 3. WellesleyCambridge Press Wellesley, MA.
- Valencia-Palomo, G., Villanueva-Grijalba, O., and Robles-Ríos, R. (2018). Device for the pose measurement and test of control algoritms for unmanned aerial vehicles. Mexican Patent Pending App. MX/a/2017/005377.
- Vey, D. and Lunze, J. (2016). Experimental evaluation of an active fault-tolerant control scheme for multirotor uavs. In 2016 3rd Conference on Control and FaultTolerant Systems (SysTol), 125–132. IEEE.
- Wang, H., Chai, T.Y., Ding, J.L., and Brown, M. (2009). Data driven fault diagnosis and fault tolerant control: some advances and possible new directions. Acta Automatica Sinica, 35(6), 739–747.
- Xian, B. and Hao, W. (2019). Nonlinear robust faulttolerant control of the tilt trirotor uav under rear servo’s stuck fault: Theory and experiments. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 15(4), 2158– 2166.
- Yap, Y.K. (2014). Structural health monitoring for unmanned aerial systems. EECS., UNC, BerNley, Rep. UCB/EECS-2014-70.