Abstract:
El presente trabajo describe el diseño y análisis de desempeño de dos tipos de
controladores de altitud para un cuadricóptero. En primer lugar se desarrolló un
controlador PID clásico y luego se desarrolló un controlador PID-Fuzzy. Ambos
controladores fueron implementados sobre el modelo matemático simplificado de un
cuadricóptero, el cual se fundamenta en las ecuaciones de Newton-Euler.
Empezamos definiendo los índices de desempeño como son: sobrenivel porcentual
(OS), tiempo de estabilización (Tss), y error de estado estable (Ess) alrededor de un
punto de operación, el cual permitió evaluar el comportamiento de los controladores
PID clásico y Fuzzy PID.
En el controlador PID, se aplicó las técnicas de control regulatorio para desarrollar un
controlador clásico tipo Proporcional Integral Derivativo (PID). De esta manera se
obtuvo un controlador Cz para el control de altura, el cual cumplió con los parámetros
establecidos de; OS, Tss y, Ess. Luego se aplicó la lógica de Mamdani para el
desarrollo de un controlador Fuzzy-PID, donde se definió las reglas lingüísticas
basadas en la experiencia lógica de funcionamiento de un cuadricóptero. Con la
ayuda de la herramienta Fuzzy Logic Designer de Matlab® se definió dos variables de
entradas; error de la posición y error de la velocidad y una variable de control de
salida. Con la herramienta Rules del Fuzy Logic Designer, simulamos los valores de
entrada para verificar la salida deseada. Con los dos controladores desarrollados y
con la ayuda de Simulink®, se realizó la simulación del modelo de la planta junto con
el controlador PID clásico y, con el controlador Fuzzy-PID por separado, para su
análisis.
Finalmente se realizó la comparación del rendimiento de ambos controladores. De
los resultados obtenidos, tenemos que el controlador Fuzzy-PID tiene mejor
respuesta OS y Tss, que el controlador PID clásico. También como parte de la
comparativa, se realizó la simulación de los controladores ante la respuesta de una
perturbación. En conclusión, el controlador Fuzzy-PID tiene mejor rendimiento para
el control de altura ante los cambios de referencia y una mejor respuesta antes las
perturbaciones, en comparación a un controlador PID clásico
