tesina_estudio avionica uav

5/26/2018 Tesina_estudio Avionica Uav

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INSTITUTO POLIT CNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA YELCTRICA

UNIDAD TICOMN

ESTUDIO DE LA AVINICA DE VEHCULOS AREOSNO TRIPULADOS

T E S I N A

QUE PARA OBTENER EL TTULO DE:I N G E N I E R O E N A E R O N U T I C A

P R E S E N T A N :

D E L A C R U Z C R U Z G A B R I E LM A L D O N A D O A L C A L D A N I E L

M X I C O , D . F . 2 0 1 2 .
http://www.google.com.mx/imgres?q=esime+ticom%C3%A1n&um=1&hl=es&sa=N&biw=1440&bih=732&tbm=isch&tbnid=POJ8vi5MYfwO7M:&imgrefurl=http://keralaherald.com/esime-ticoman&page=3&docid=eynfVJkUF8wrpM&imgurl=http://esimezac.galeon.com/esime.jpg&w=578&h=514&ei=NIAgT-muBMrjiALHlsDeBw&zoom=1


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Agradecimientos.

Quiero dedicar esta tesina primero que nada a Dios, que me ha dado la oportunidad de

estudiar esta maravillosa carrera, a mis padres Hctor Maldonado y Karina Alcal por su

apoyo incondicional en todo momento y sus palabras de motivacin en circunstancias

clave de mi vida, a mi hermana Danae, abuelos, tos y primos que contribuyeron para mi

formacin profesional y que siempre estuvieron en el camino para el titulo que hoy recibo,

a mi esposa Vernica Snchez, por su paciencia en las etapas difciles y ayuda

incondicional en todo momento, pero sobre todo en esta etapa final de mi carrera, a mis

asesores de este tema de tesina M. en C. Felipe Gonzales Len y M. en C. Jorge

Sandoval Lezama, que me apoyaron y fueron la gua para este proyecto, y en general a

todos aquellos profesores que sembraron en mi el amor a esta gran institucin, este que

es, el Instituto Politcnico Nacional.

Ing. Daniel Maldonado Alcal


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Agradezco a Dios por todas las oportunidades que me dio

para poder concluir esta etapa de en vida. Tambin le

agradezco por las personas que puso en mi camino, para

brindarme su amor y su apoyo incondicional; me refiero en

primer lugar a mis padres, hermanos, maestros, amigos y

por su puesto a mi esposa; Dios los bendiga, gracias.

Gabriel De la Cruz Cruz


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ndice

Resumen ....................................................................................................................................... i

Objetivos..................................................................................................................................... iii

Introduccin................................................................................................................................. iv

Captulo I. Generalidades de los UAV....................................................................................... 1

1.1 Historia de los UAV........................................................................................................... 2

1.2 Estado del arte .................................................................................................................. 7

Captulo II. Clasificacin y aplicaciones de los UAV.............................................................. 12

2.1 Clasificacin .................................................................................................................... 12

2.2 Aplicaciones .................................................................................................................... 15

Captulo III. Hardware y software de los UAV ........................................................................ 19

3.1 Panorama general para el sistema de control....................... .......................... ............. 20

3.2 Calibracin del helicptero............................................................................................. 22

3.3 Sistema PID..................................................................................................................... 23

3.4 Funcionamiento............................................................................................................... 24

3.5 Significado de las constantes PID................................................................................. 28

3.6 Salida de un controlador PID ......................................................................................... 29

3.7 Ajuste de parmetros del PID........................................................................................ 293.8 Limitaciones de un control PID ...................................................................................... 30

3.9 Entornos de pruebas ...................................................................................................... 33

3.11 Software de los UAV .................................................................................................... 37

3.12 Pilotos automticos....................................................................................................... 39

Captulo IV. Comunicaciones en los UAV y su espacio areo.............................................. 43

4.1 Espectro electromagntico............................................................................................. 46

4.2 Comunicaciones UAV/ATC............................................................................................ 47

4.3 Capacidad de detectar y evitar (Sense and Avoid)........................ ......................... ..... 48

4.4 Subsistema Sense (detectar)......................................................................................... 52

4.5 Subsistema Avoid (evitar) .............................................................................................. 54

4.6 Sistemas Sense and Avoid cooperativos ..................................................................... 54

4.7 Sistema ACAS/TCAS ..................................................................................................... 54

4.8 Sistemas ADS ................................................................................................................. 56


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4.9 Data Link para ADS ........................................................................................................ 57

4.10 Sistemas TIS ................................................................................................................. 60

4.11 Sistema FLARM ............................................................................................................ 60

4.12 Sistemas Sense and Avoid en desarrollo para UAV ................................................. 61

4.13 Espacio areo. .............................................................................................................. 63

4.14 Reglas del aire .............................................................................................................. 67

4.15 Reglas del aire para UAV y especificaciones de Eurocontrol. ......................... ......... 68

Captulo V. Arquitectura del sistema quadrotor...................................................................... 71

5.1 Descripcin del sistema quadrotor ................................................................................ 71

5.2 Estado del arte para el control del sistema quadrotor................................................. 72

5.3 Arquitectura del quadrotor.............................................................................................. 87

5.4 Caractersticas funcionales .......................................................................................... 1275.5 Anlisis de costos para la realizacin del proyecto quadrotor.................................. 131

Conclusiones ........................................................................................................................... 133

Referencias bibliogrficas ...................................................................................................... 134

Listado de siglas ...................................................................................................................... 136

Glosario .................................................................................................................................... 138


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i

Resumen

La presente investigacin parte del estudio de la avinica de las aeronaves no tripuladas

(UAV), y la importancia que tienen en la actualidad, por lo que en el captulo 1 se hace

referencia a las generalidades de la avinica, es decir una pequea descripcin de lo que

son estas aeronaves, se resea parte de su historia, estado del arte y sus sistemas

similares en diferentes campos de aplicacin.

En el captulo 2, hacemos referencia a las clasificaciones de estas aeronaves, donde

influye la autonoma, misin, aplicaciones, forma de despegue, por mencionar algunas,

tambin se hace referencia a las aplicaciones donde se muestra claramente el uso de

estas aeronaves en diferentes entornos militares, civiles y de seguridad, principalmente.

En el captulo 3, hacemos referencia al hardware y software de este tipo de aeronaves

donde se puntualiza el estudio de cmo se desarrollan, y los parmetros principales a

tomar en cuenta, no se puntualiza la programacin ya que para fines de estudio solo

haremos referencia a la etapa de control y sus beneficios. No obstante en el captulo 5,

se puntualiza un estudio actual por la Universidad de Texas en la etapa de control donde

se pretende controlar un UAV, en base a un sistema adaptable a los cambios abruptos del

entorno.

Capitulo 4, son las comunicaciones de los UAV, y su espacio areo, donde mencionamos

como se hace el enlace entre la aeronave y el sistema remoto (controlador) para tener

maniobrabilidad y estabilidad de la aeronave en todo momento y sistemas de deteccin y

evasin de obstculos, se menciona tambin, el espacio areo que en la actualidad est

designado para estas aeronaves y que hasta el da de hoy no tiene regulacin alguna de

las autoridades competentes.

Capitulo 5, Se puntualiza una aeronave de tipo quadrotor (cuatro motores), para su

estudio, se hace referencia al estado del arte y se menciona un anlisis de control en

base a un sistema de adaptacin de la aeronave, para mantener en todo momento la

estabilidad y sustentacin en un sistema de telemando. Se mencionan los componentes

esenciales en un UAV de este tipo, adems de hacer referencia a un concepto de

adaptacin de este tipo de aeronaves, en donde conceptualizamos la simplificacin en el

modo de operacin remota, reduciendo en un mnimo posible el peso y los costos de

componentes, ya que se hacen propuestas de sistemas y componentes ya existentes.


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ii

En el caso particular de toda la amplia gama de los UAV existentes, se tomo como

referencia para este trabajo de estudio el quadrotor, siendo puntuales en el control y

desempeo de su funcionamiento, y conceptualizando un modelo de bajo costo en

comparacin con los que existen actualmente.


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iii

Objetivos

Este trabajo de investigacin pretende:

Dar a conocer el desarrollo tecnolgico de los UAV en la actualidad, as como suproyeccin hacia el futuro, donde se comprueba que son una nueva generacin en

la aeronutica moderna en el mbito civil, de salvamento y militar.

Dar una explicacin de los sistemas que complementan el funcionamiento de los

UAV hablando en trminos de hardware, software, comunicaciones, espacio areo

y avinica de control.

Analizar el funcionamiento y los componentes del UAV llamado Quadrotor con el

fin de tomarlo como un posible proyecto a futuro, dejando en claro que no se

desarrollar se ni entregar dicho proyecto.


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iv

Introduccin

Los Vehculos Areos no Tripulados UAV, son sin duda un gran avance tecnolgico en la

era de la aviacin, no solo por la reduccin del tamao, si no tambin por la reduccin de

los sistemas de cabina, accesorios, motores y combustible, lo cual a diferencia de una

aeronave comn (tripulada) el costo de operacin aumenta significativamente. Siendo

estos sistemas verstiles y relativamente pequeos, por eso son utilizados en

operaciones de vigilancia en tiempo real por los sistemas de proteccin civil, para la

deteccin de alguna anomala o riesgo en el entorno, as como para operaciones de

ayuda en zonas de difcil acceso, en donde el envi de medicinas y vveres de manera

oportuna marca la diferencia para un rescate exitoso; adems, sin lugar a duda son pieza

fundamental en la era militar actual, ya que al da de hoy son utilizadas cada vez ms por

este sector como un sistema de ayuda de vigilancia continua, rastreo de objetivos yvisualizacin de daos entre muchas otras.

Nos queda claro que en la actualidad los cambios son constantes, el desarrollo

tecnolgico en todos los sectores no se hace esperar, y la aviacin es uno de ellos, es por

esto que actualmente nos encontramos ante el siguiente paso de la era aeroespacial

moderna.

Las aeronaves no tripuladas vienen operando desde hace tiempo dentro de los lmites de

reas de acceso restringido a fin de protegerse de y proteger a otros usuarios del espacio

areo, como la aviacin general y la comercial. Pero de un tiempo a esta parte, gracias a

las posibilidades que ofrece la tecnologa y principalmente debido a la presin de la

industria, parece haber llegado el momento de que su marco de operacin se expanda

para poder cumplir nuevas misiones en el campo civil o ampliar el mbito operacional en

el militar.

Eso significa, que dentro de poco las autoridades reguladoras internacionales decidirn

permitir su operacin fuera de ese espacio areo restringido. Una decisin que va a

suponer un reto para el control del trfico areo, que en la actualidad ha garantizado la

separacin segura entre aeronaves en el espacio areo controlado.


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Captulo I. Generalidades de los UAV

Un vehculo areo no tripulado, UAV1por siglas eningls (Unmanned Aerial Vehicle), es

una aeronave capaz de navegar sin llevar a bordo ningn piloto, estas aeronaves pueden

ser controladas desde una estacin base o llevar una programacin preestablecida 2,

razn por la cual se consideran un gran avance tecnolgico en la era de la aviacin.

Su empleo prctico, inicialmente fue en el mbito militar, al identificarse la necesidad de

utilizarlos con la intencin de salvaguardar vidas humanas en el reconocimiento y

ubicacin del enemigo, as como para el ataque. No obstante, es preciso sealar que los

UAV difieren de los misiles, ya que mientras que un UAV se define como un vehculo

areo sin tripulacin reutilizable, capaz de mantener un nivel de vuelo controlado,

sostenido, y propulsado por unmotor de explosin ode reaccin.Losmisiles de crucero,es decir, proyectiles que usan alas de elevacin, y en su caso, sistemas de propulsin por

reactor que les permite un vuelo sostenido, no son considerados UAV porque, el propio

vehculo es un arma que no se puede reutilizar una vez que cumple su objetivo, a pesar

de que tambin es no tripulado y en algunos casos es guiado remotamente.

As mismo, la incursin de este tipo de vehculos en la sociedad marca un pequeo pero

creciente nmero de aplicaciones civiles, ejemplo de ello, son las labores de lucha contra

incendios, la seguridad civil, la deteccin de anomalas o riesgos en el entorno, las

operaciones de ayuda en zonas de difcil acceso, la vigilancia de oleoductos, la industria,

etctera, ya que la utilizacin de los UAV suele priorizarse cuando las misiones son

demasiado "peligrosas o de difcil acceso" para los aviones tripulados, as como de su

tripulacin.

Por otra parte, existe una amplia variedad de formas, tamaos, configuraciones y

caractersticas en el diseo de los UAV. Histricamente los UAV eran simplemente

aviones pilotados remotamente, pero cada vez ms se est empleando lo ltimo en

tecnologa para lograr el control autnomo de los UAV. En este sentido se han creado dos

variantes: los que son controlados desde una ubicacin remota, y los que vuelan de forma

1Nomenclatura que ser utilizada en todos los captulos del presente trabajo.2Nadales Real, Cristin. (2009) Control de un Quadrotor mediante la plataforma Arduino. EscuelaPolitcnica de Castelldefels. Universidad Politcnica de Catalunya [en lnea]. Disponible en:http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/8047/8/memoria.pdf (Consulta: noviembre, 2011).
http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9shttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_explosi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_reacci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Misil_de_crucerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Misil_de_crucerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_reacci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_explosi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s


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autnoma sobre la base de planes de vuelo pre-programados usando sistemas ms

complejos de automatizacin dinmica.

Cabe destacar que las aeronaves piloteadas remotamente en muchos casos no son

reconocidas para ser llamadas UAV, ya que los vehculos areos piloteados remotamente(o por control remoto) se conocen como Aeronaves Radio controladas o Aeronaves R/C,;

ello debido a que precisamente, los UAV son tambin sistemas autnomos que pueden

operar sin intervencin humana alguna durante su funcionamiento en la misin a la que se

haya encomendado, es decir, pueden despegar, volar y aterrizar automticamente,

particularidad que los diferencia de las Aeronaves R/C; sin embargo hay que tomar en

cuenta que algunos prototipos de UAV comienzan como aeronaves R/C.

Finalmente, es de considerarse que la disminucin del tamao, y el ahorro en los

sistemas de cabina, accesorios, motores y combustible, potencializa su aplicacin en los

diversos mbitos militares y civiles.

1.1 Historia de los UAV

La idea de eliminar el puesto del piloto en las aeronaves es tan antigua como el inicio de

la aviacin; sin embargo, fue hasta el siglo XX, con el desarrollo del estabilizador

giroscpico de Peter Cooper Hewitt y Elmer A. Sperry, cuando se consigui que una

aeronave no tripulada (modelo derivado del entrenador Curtiss N-9 de la US Navy,representado en la figura 1.1), fuera radiocontrolada y dirigida en vuelo recto y nivelado

durante ms de 80.47 kilmetros, proyecto desarrollado por el gobierno de Estados

Unidos de Amrica durante y despus de la Primera Guerra Mundial (1914-1918).

Figura N 1.1 Navy Curtiss N-9 trainer


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Posteriormente, en los aos treinta los ingleses experimentaron con vehculos

radiocontrolados, como el DH.82B Queen Bee, derivado del biplano entrenador De

Havilland Tiger Moth. A estos le sucedi la primera escala de un vehculo piloteado

alejado (RPV), que fue desarrollada y comercializada en 1935 por el actor y exintegrante

del Real Cuerpo Areo ingls, Reginald Denny, quien tras celebrar un contrato con laarmada estadounidense trabajara en perfeccionar su invento hasta convertirlo en el OQ-2

Radioplane, del cual se construyeron cerca de 15, 000 aeronaves.

En el periodo de entreguerras, o interbellum3,de baja actividad en la aeronutica militar,

llegaron a desarrollarse diversos modelos de aeronaves radiocontroladas utilizadas como

blancos areos. No obstante fue en la Segunda Guerra Mundial, (1939-1945), cuando el

desarrollo de la aviacin y de las tecnologas de comunicaciones permitieron que en 1944,

la Navys Special Air Unit One (SAU-1) convirtiera varios PB4Y-1 (versin naval del B-24

Liberator) y B-17 Fortress en aeronaves sin piloto, al menos en la fase final de

aproximacin a su objetivo, controlada remotamente, armada y guiada por sistemas de

televisin. El Sistema, conocido como BQ-7, se destin a bombardear instalaciones de

fabricacin de los V2 alemanes en la Francia ocupada. Los resultados no fueron

demasiado satisfactorios y una vez finalizada la contienda, se detuvo el desarrollo de los

sistemas no tripulados, hasta que en 1960, la USAF comenz el Programa AQM-34 Ryan

Firebee o Lightning Bug en diferentes versiones que, a diferencia de sus predecesores,

fueron diseados desde su inicio como aviones sin piloto para ser lanzados desde una

aeronave, en misiones de reconocimiento fotogrfico. Su xito fue total, realizando entre

1964 y 1975, ms de 34.000 misiones operacionales sobre el Sudeste asitico con unas

1.000 unidades, ejemplo de ello el representado en la figura 1.2 siguiente.

Figura N 1.2 AQM-34 Firebee or Lightning Bug

3Se denomina periodo entreguerras, al periodo comprendido por aproximadamente veinte aos,entre el final de laPrimera Guerra Mundial en1918 y el inicio de laSegunda Guerra Mundial en1939.
http://es.wikipedia.org/wiki/Primera_Guerra_Mundialhttp://es.wikipedia.org/wiki/1918http://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_Guerra_Mundialhttp://es.wikipedia.org/wiki/1939http://es.wikipedia.org/wiki/1939http://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_Guerra_Mundialhttp://es.wikipedia.org/wiki/1918http://es.wikipedia.org/wiki/Primera_Guerra_Mundial


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El xito del sistema AQM-34, convenci a Israel para adquirir 12 Firebees en los aos 70,

modificndolos, con la designacin Firebee 1241, para ser utilizados en la guerra del Yom

Kippur entre Israel, Egipto y Siria, durante octubre de 1973 como vehculos de

reconocimiento y por primera vez, como seuelos. Desde entonces, Israel comenz a

disponer de una capacidad propia para el desarrollo y la innovacin de sistemas areosno tripulados y al mismo tiempo la oportunidad de su empleo operativo en los sucesivos

conflictos con los pases rabes de su entorno. As, en 1978 IAI (Israel Aircraft Industries)

desarroll el Scout, esquematizado en la figura 1.3, ste es un UAV de pequeo tamao y

baja firma radar, capaz de transmitir imgenes en tiempo real gracias a su cmara de

televisin de 360 de campo de visin, ubicada en una torreta central giratoria 4.

Figura N 1.3 Scout IAI

Su utilidad se puso de manifiesto en 1982, durante el conflicto del Valle de la Bekaa entre

Israel, Lbano y Siria, en el que Israel utiliz su flota de Scouts (entonces denominados

genricamente como RPV-Remotly Piloted Vehicle), para activar los radares sirios,

permitiendo as que fueran objetivos de los misiles antirradar de los cazabombarderos

israelitas. Desde los aos 80, muchas naciones han ido incorporando paulatinamente

estos sistemas a sus arsenales militares, pero los conflictos de la dcada de los 90, como

la guerra de los Balcanes o las guerras del Golfo, demostraron las enormes posibilidades

de los UAV en misiones de vigilancia y reconocimiento, provocando un mayor inters de

las administraciones militares en estos sistemas. En consecuencia desde 2001 se

4Riola Rodrguez, Jos Mara. (2009).UAS Unmanned Aircraft System sobre su integracin enel espacio areo no segregado. (Catlogo general de publicaciones oficiales- Ministerio dedefensa, Secretara General Tcnica de Espaa). [en lnea] Disponible en:http://www.portalcultura.mde.es/Galerias/publicaciones/fichero/Monografia_SOPT_1.pdf (Consulta:noviembre de 2011).


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observa un crecimiento espectacular de las inversiones gubernamentales en los UAV, en

paralelo al desarrollo de nuevos conflictos en Israel, Lbano, Afganistn e Irak.

Actualmente existen ms de 700 diseos de todas las categoras (de los que ms de 500

son de uso exclusivamente militar), en diferentes estados de desarrollo o implementacin.

En el mbito de la OTAN, los pases que la componen tiene actualmente en sus arsenales

unos 51 UAV de categora HALE, 195 MALE y unos 3.300 tcticos o Minis y el

Departamento de Defensa de los Estados Unidos tiene declarados ms de 5.300 UAV en

sus inventarios. Como ejemplo, observemos el incremento que la financiacin o inversin

en Investigacin y Desarrollo del DoD (Departmet of Defense) norteamericano (la

produccin de UAV en Estados Unidos representa ms del 36% de la produccin mundial,

figura 1.4), para estos sistemas, en su aplicacin militar, ha sufrido desde 1987 y las

previsiones hasta 2013.

Se observa una fuerte cada de la financiacin en 2005, debida fundamentalmente a la

cancelacin del ambicioso programa Access 5 de la NASA, relativo a estudios sobre

seguridad, certificacin e integracin en el espacio areo, que inclua el desarrollo de

prototipos y pruebas de vuelo.

Figura N 1.4 Inversiones del DoD norteamericano en UAV


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A pesar de ello la produccin de estos sistemas en los Estados Unidos ha sufrido un

incremento significativo, como muestra el cuadro inferior que compara el nmero de

plataformas adquiridas o en proceso de adquisicin entre 2002 y 2007, lo que se

representa en la tabla 1.1 siguiente.

UAVCantidad UAV INCREMENTO

2002-20072002 2007DE TEATRO Y T CTICAS

( 10 LBS.)Buster 20 20Pioneer 34 33 -1Shadow 200 24 220 196Neptune 15 15Tem 15 15Mako 14 14Tigershark 9 9Snow Goose 28 28Hunter 41 54 13I Gnat 9 9Predator 22 90 68Predator B 8 8Global Hawk-ACTD 6 4 -2Global Hawk- Production 7 7GHMD 2 2Sub-total 127 528 401

PEQUE OS( 10 LBS.)

Aqua Puma 18 18Raven A & B 2469 2469Dragon Eye 40 705 665Desert Hawk 96 96MAV (ACTD) 25 25Swift 124 124Sub-total 40 3437 3497

TOTAL 167 3965 3898Tabla 1. 1 Plataforma UAV entre 2002 y 20075.

Como se observa en el grfico anterior, el mximo desarrollo corresponde a los UAV

denominados pequeos (Mini, Micro) de un peso inferior a los 5 Kg y que operan a baja

o muy baja cota. Estos UAV presentan diversas ventajas: no precisan certificaciones de

aeronavegabilidad, son de relativamente bajo coste, de fcil manejo, utilizan sis temas de

lanzamiento y recuperacin muy simples (incluso lanzados a mano) y pueden equiparse

con cargas de pago muy ligeras (bsicamente electro pticas), para llevar a cabo

5dem, p. 23-24.


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misiones de reconocimiento cercano, muy demandadas en los diferentes teatros de

operaciones. La EDA (Agencia Europea de Defensa) ha publicado, por su parte, las

previsiones de crecimiento de este sector, hasta el 2015 y como se observa en la figura

adjunta, tambin destaca el crecimiento de los Mini UAV.

1.2 Estado del arte

Como otros muchos avances tecnolgicos, los UAV se desarrollaron como instrumentos

de uso militar entre la Primera y Segunda Guerra Mundial; en la actualidad, el desarrollo

de los sistemas UAV se relaciona con su capacidad de autonoma, es decir de tomar

decisiones sin ayuda humana.

El perfeccionamiento de componentes, as como tambin en la avinica de los UAV han

permitido la obtencin de equipos como los siguientes:

Green Falcon II, un UAV de emisin cero

El Green Falcon II, representado en la figura 1.5, es un UAV que funciona con

energa solar que capta durante el da, la cual utiliza para recargar una batera que lleva a

bordo, y que a su vez le permite contar con energa a partir del anochecer, lo que lo

convierte en una aeronave no tripulada de emisin cero, capaz de estar en

funcionamiento las 24 horas.

Aunado a ello, est equipado con cmaras de infrarrojos que le permiten localizar apersonas en peligro y transmitir la informacin a los servicios de emergencia, por lo que

podra servir en la inspeccin de las lneas elctricas, durante desastres naturales, como

huracanes o terremotos, as como para cartografiar minas en 3D.

Tiene una envergadura de 2,5 m, un peso de 4kg sin carga de pago y de 5kg con ella,

se lanza manualmente para un fcil manejo y se controla desde una estacin en tierra,

donde el operador puede recibir y responder a las imgenes y videos enviados por el

avin.

El responsable del diseo de esta aeronave es Wesam Al Sabban, un estudiante de la

Universidad Tecnolgica de Queensland, que fue galardonado con la medalla de oro en el

63 edicin de la Feria Internacional de Inventos que se celebra en Nuremberg, Alemania

por sus aportaciones respecto al uso de energas sustentables aplicadas a los UAV,

reconocimiento con el que se manifiesta que hay un mercado para los UAV

ecolgicamente eficientes.


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En cuanto a la proyeccin que se tiene de esta aeronave, en palabras de Al Sabban, se

espera que el Green Falcon II utilice el viento para impulsar su movimiento, al igual que

lo hacen los pjaros, por lo que se est estudiando la manera en la que las aves

aprovechan el viento para volar con la mnima energa, la forma en la que planean y su

movimiento respecto a la direccin que tenga el viento para modificar su ruta de vuelo.Tambin se pretende desarrollar un UAV con inteligencia artificial capaz de pronosticar la

intensidad solar y as la energa necesaria para el vehculo, que adems utilice patrones

de viento para la planificacin de rutas6.

Figura N 1.5 Green Falcon II

Sistema areo no tripulado Pelcano

El sistema de aeronaves no tripulada (UAV) Pelcano, desarrollado por la empresa

espaola Indra cumple unos estndares de calidad y seguridad equiparables a los de las

aeronaves tripuladas, adems la operacin de esta aeronave es plenamente segura bajo

las condiciones de vuelo establecidas por la Agencia Estatal de Seguridad Area (AESA)

dependiente del Ministerio de Fomento espaol, por lo que ha recibido el Certificado de

Aeronavegabilidad Experimental Especial (CAEE) para realizar vuelos de integracin,

pruebas y demostracin. La obtencin de esta certificacin de vuelo permite mantener el

calendario de ejecucin previsto, que culminar con un sistema plenamente operativo yprobado en 2012, segn el director de Indra.

El Pelcano es un UAV de ala rotatoria, con capacidad de despegue y aterrizaje

automtico y vertical (AVTOL) como se puede observar el la figura 1.6, que puede

6 s/a. (2011). Aplicaciones Civiles, Ferias, Congresos, Investigacin, UAS Person [en lnea]Disponible en: www.infouas.com (Consulta: diciembre de 2011).
http://www.infouas.com/wp-content/uploads/2011/12/Green_Falcon4.jpg


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embarcar todo tipo de cargas tiles (electroptica, radar, inteligencia de seales, sensores

NRBQ, etc.) hasta un peso de 50 kg; por otra parte la autonoma de vuelo supera las 6

horas con carga til electroptica y dispone de dos tipos de motorizaciones, una para

gasolina y otra para uso naval, que utiliza combustible pesado (JP5).

El sistema Pelcano, est basado en la plataforma APID60 de la compaa sueca

Cybaero, lo que le permite desempear una gran diversidad de misiones, tanto militares

como civiles, ya que la informacin recogida por el sistema se transmite en tiempo real al

correspondiente centro de mando y control.

Figura N 1.6 UAV Pelcano

Beta 1-A. UAV desarrollado por la empresa Aerovantech

En Mxico, parte del desarrollo de los UAV, se ha profundizado por la compaa

Aerovantech (localizada en Monterrey e incubada por el Tecnolgico de Monterrey), cuya

reciente aportacin es la aeronave no tripulada Beta 1-A, representada en la figura 1.8.

Algunas especificidades de este vehculo areo son la flexibilidad de empleo de cmaras

comerciales; el piloto robot, ya que el vuelo es gestionado a travs de una computadora;

el piloto virtual que mediante ojos virtuales puede ver el trfico y reportarse va radio con

el centro de control de trfico areo, y el transponder, sistema que permite una mejoridentificacin del radar.


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Adems, en palabras de sus elaboradores se ha manifestado que el avin ocupa una

pista mnima de despegue como distancia de arranque, estableciendo la longitud de una

cancha de futbol soccer7.

Figura N 1.7 Beta 1-A

Dentro de sus caractersticas se encuentra:

Longitud: 3 m.

Envergadura: 5.2 m.

Velocidad mnima: 48 kph.

Velocidad loiter: 92 kph a 100 kph

Velocidad mxima: 180/200 kph

Altitud mxima: 4,500 m.

Peso sin carga: 45 kg.

Peso mximo al despegue: 100 kg.

Payload: 10 - 54 kg.

Distancia para el despegue al nivel del mar: 75 m.

El coste de este UAV es de 200 mil dlares, por lo que el competidor ms claro para este

vehculo, al menos en nuestro pas, es el S4-Ehecatl de la empresa Hydra Technologyes.

S4-Ehecatl de la empresa Hydra Technologies de Mxico8

7 s/a. El nuevo mercado de los UAV en Mxico. [en lnea]. Disponible en:

http://www.todopormexico.com/t1044-el-nuevo-mercado-de-uavs-en-mexico (Consulta: noviembrede 2011).8http://www.aerolineasmex.es.tl/Hydra-Technologies-de-M-e2-xico.htm
http://www.todopormexico.com/t1044-el-nuevo-mercado-de-uavs-en-mexicohttp://www.todopormexico.com/t1044-el-nuevo-mercado-de-uavs-en-mexico


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El primer avin no tripulado de la empresa Hydra Technologies de Mxico, el S4 Ehcatl,mostrado en la figura 1.8 fue presentado en la feria internacional de aeronutica y espacio

de Le Bourget, el 19 de junio de 2007 en Pars, Francia, la exposicin ms grande de

aeronutica en el mundo con ms de 275 expositores. Slo un mes despus de su

presentacin en Pars, el Ehcatl recibi el reconocimiento Al Contribuidor Sobresaliente,otorgado por la Asociacin Internacional para Sistemas de Vehculos No Tripulados

(AUVSI) el 9 de agosto de 2007, en Washington, D.C. El premio se da a la contribucin

tecnolgica ms importante del ao. Entre los ganadores anteriores se encuentran

Boeing, Northrop Grumman, SAIC, Aerovironment y la fuerza area de los Estados

Unidos de Amrica.

Figura N 1.8 S4 Ehcatl

El KHNI del IPN representando a Mxico9

La aeronave diseada en el Politcnico, cumple con los siguientes requisitos establecidos

en el concurso Cessna/Raytheon Missile Systems Student Design/ Build/Fly y que son:

alto levantamiento, rapidez y fcil armado, y objetivos especficos como dar dos vueltas

a un circuito en el menor tiempo posible, cargar de 6 a 10 pelotas de softball de manera

interna. El Khni tiene un peso de 3.2 kilogramos, sin carga, y de 6.5 kilogramos, con

carga. El avin est elaborado con fibra de carbn y el ensamble del mismo debe llevarse

a cabo en menos de 30 segundos.El equipoAviacin Quetzal-integrado por 12 alumnosde la ESIME Unidad Ticomn-, destac la importancia de que sea el IPN la primera

institucin educativa de Mxico que compite en esta justa. El equipo Aviacin Quetzal

particip en 2008 en la competencia SAE Aero Design,en Brasil, con el Proyecto Quetzal

en donde obtuvo Mencin Honorfica como Mejor Equipo Internacional. Con el Proyecto

Aztliconcursaron en 2009 en SAE Aero DesignUSA East.

9 https://reader004.{domain}/reader004/html5/0414/5ad0e2cbcf2fb/5ad0e2d52d724.jpg
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:S4ehecatl1.jpg


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Captulo II. Clasificacin y aplicaciones de los UAV

2.1 Clasificacin

Los UAV dependiendo su misin principal suelen ser clasificados en 6 tipos:

De blanco - sirven para simular aviones o ataques enemigos en los sistemas de

defensa de tierra o aire

Reconocimiento - enviando informacin militar. Entre estos destacan los MUAV

(Micro Unmanned Aerial Vehicle)

Combate (UCAV) - Combatiendo y llevando a cabo misiones que suelen ser muy

peligrosas

Logstica - Diseados para llevar carga Investigacin y desarrollo - En ellos se prueban e investigan los sistemas en

desarrollo

Hay comerciales y civiles - Son diseados para propsitos civiles

Tambin pueden ser categorizados dependiendo de su techo y alcance mximo:

Handheld: unos 2000 pies de altitud, unos 2 km de alcance

Close: unos 5000 pies de altitud, hasta 10 km de alcance

NATO: unos 10.000 pies de altitud, hasta 50 km de alcance

Tactical: unos 18000 pies de altitud, hasta 160 km de alcance

MALE (medium altitude, long endurance) hasta 30000 pies de altitud y un alcance

de unos 200 km

HALE (high altitude, long endurance) sobre 30.000 pies de techo y alcance

indeterminado

HYPERSONIC alta velocidad, supersnico (Mach 1-5) o hipersnico (Mach 5+)

unos 50000 pies de altitud o altitud suborbital, alcance de 200km

ORBITAL en orbitas bajas terrestres (Mach 25+)CIS Lunar viaja entre la Luna y la

Tierra

Por origen de la misin:

Civil (aun en estudio)

Militar


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Por tamao:

Grandes. UH60 drone, QF-16, UA-10 etc, Boeing 720

Medianos: MC-12, Reaper, X-47,

Pequeos: Boeing X-50, SIVA Micro UAV: Mosquito, Monocopter

Por la forma de obtener la sustentacin10:

Ms pesados que el aire:

Ala fija, sean de fuselaje convencional : MC-12, Reaper, SIVA

Ala volante X-45, X-47

Fuselaje sustentador MULE

Ala rotatoria: Saab Skeldar,

Convertiplanos e hbridos: VTOL Technologies, Boeing X-50, HADA espaol, y el

DRH estadounidense, V-STAR, Verticopter. , X-Hake y FALS,Vanguard

Omniplane, SRC, AD150.

Otros: AESIR UAV, Monocopter,

Ms ligeros que el aire:

Dirigibles: UAV Airships,

Hbridos

Cuerpo sustentador + dirigible: LEMV [1], [2] y [3]

Por su motor:

Alternativo SIVA, RQ-11 Raven

Turbinas (turbofanes, turbohlices, turboejes, etc) Reaper, X-45, X-47, DIANA

Elctricos (solares, pila de combustible, pila de hidrgeno): Ion tiger, NASA

Helios.

Por el origen del diseo:

Dedicado X-45, X-47, Ion tiger, Reaper, SIVA

10G., Jos Manuel. (2010), UAVs, clasificacin, tendencias y normativa de espacio areo. [en

lnea]. Disponible en: http://blog.sandglasspatrol.com/index.php/articulos/41-militar/758-uavs-

clasificacion-tendencias-y-normativa-de-espacio-aereo (Consultado: noviembre de 2011)


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Procedente de un avin no tripulado, modificado. AH6X Little Bird, UH-60 drone,

QF-16, UA-10 etc, MC-12.

Por la forma de despegue:

Desde una pista: MC-12, Reaper, Dominator (unmmaned DA-42),

Lanzado con catapulta u otros medios mecnicos SIVA

Lanzados a mano. RQ-11 Raven.

Por la duracin de la misin:

Larga duracin (LELong Endurance)

Media duracin (ME - Medium Endurance)

Corta duracin (SE - Short Endurance)

Por cota de vuelo:

Alta cota/Muy alta cota (HAHight Altitude /VHA)

Media cota (MA-Medium altitude)

Baja cota (LALow Altitude) RQ-11 Raven

Por el tipo de control:

Autnomo y Adaptativo: El UAV est totalmente gobernado por sus sistemas de

abordo, sin intervencin del operador en tierra. El UAV tiene la capacidad de re-

planificar su vuelo en funcin de los cambios producidos en su entorno. El UAV

puede interactuar con otros UAV (de su tipo o no)toma decisiones solo.

Monitorizado: El UAV opera de forma autnoma. Un operador controla la

retroalimentacin del UAV. El operador no puede controlar el UAV (no controla sus

mandos), pero puede tomar decisiones por l.

Supervisado: El UAV realiza unas pocas operaciones de forma autnoma. El

control recae en su gran mayora sobre el operador. Autnomo-no adaptativo (o preprogramado): El UAV obedece a una rutina pre-

programada, y no tiene la capacidad de cambiar esa rutina para adaptarla a los

cambios externos.

Mando directo por un operador(R/C): El UAV responde directamente a los mandos

de un operador.


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2.2 Aplicaciones

Como se ha explicado anteriormente, los vehculos areos no tripulados (UAV) se han

venido utilizando desde hace ya mucho tiempo, no es nuevo que en la actualidad se

utilicen cada vez ms en diversos sectores, ya sean civiles o militares, siendo este ltimo,el de mayor auge hasta el momento, ya que cada vez se depende ms de estas

aeronaves en este sector, gracias a que son fundamentales para el reconocimiento de

zonas de alto riesgo y toma de decisiones efectivas en campo de batalla. Sin embargo el

sector civil no se ha quedado atrs y tambin ha explotado los beneficios de este tipo de

aeronaves en todo el mundo, donde la familiarizacin con estas aeronaves es cada vez

ms frecuente, ya no es raro escuchar hoy da que aeronaves no tripuladas son

empleadas para desarrollar diversas misiones, es por esta razn que a continuacin se

exponen los diferentes campos de aplicacin para el empleo de estas aeronaves11

.

Aplicaciones civiles en sector audiovisual:

Conciertos

Eventos deportivos

Manifestaciones

Fiestas populares

Aplicaciones civiles en invierno y zonas con nieve:

Control de aludes (transporte de cargas detonantes)

Observacin de estado de pistas.

Localizacin de vctimas de aludes.

Localizacin de excursionistas extraviados

Mantenimiento predictivo de instalaciones.

Advertencias a esquiadores, etc.

Aplicaciones civiles en transporte sanitario:

Transporte de sangre.

Transporte de medicinas a pueblos incomunicados en invierno.

Aplicaciones civiles en cuerpos de seguridad pblica:

Control de fronteras, aduanas, trfico y costas

11dem. p. 5


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SEPRONA, control de caza furtiva, vertidos en ros, vigilancia de parques naturales.

Vigilancia urbana, operaciones antidroga, antiterrorista.

Control de eventos y masas.

Seguridad de VIP

Aplicaciones civiles en industria energtica (monitorizacin y visualizacin):

Lneas de alta-media tensin

Parques elicos

Huertos solares.

Plantas de cogeneracin solares.

Oleoductos, Gaseoductos, etc.

Presas hidroelctrica

Aplicaciones civiles en industria pesquera:

Deteccin y seguimientos de bancos de peces.

Deteccin de supervivientes de naufragios

Comunicacin entre flotas

Deteccin y control de plagas.

Deteccin y re-configuracin de lindes.

Control de rebaos y pastos.

Estrs Hdrico

Aplicaciones civiles en medio ambiente:

Prevencin y control de incendios

Seguimiento, localizacin y monitorizacin de especies en extincin

Seguimiento y localizacin de aves migratorias

Vigilancia de zonas protegidas

Aplicaciones civiles en emergencias:

Bsqueda de personas perdidas.

Control de catstrofes (informacin y vigilancia, deteccin de vctimas) para evaluacin

de daos y medios a aplicar.

Vigilancia de crecidas de ros.


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Aplicaciones militares en Infantera:

RW-UAV tctico a nivel Batalln.

Aterrizaje y despegue vertical automtico.

El puesto de mando avanzado, con un UAV observa y recopila la informacin del

despliegue de tropas.

Control en movimiento del RW UAV, seguridad de tropas (comboys).

Pantalla de control y salida de video de UAV de gran formato en PC de Batalln en

puesto de control, para toma de decisiones de Jefe de Batalln.

Carga de pago con diferentes configuraciones (trmica, de alta resolucin, etc.).

Aplicaciones militares en artillera (representada en la figura 2.1):

Control de daos.

Correccin de tiro.

Marcaje de objetivos.

Figura N 2.1 Empleo de los UAV en campo


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Sin lugar a duda muchos son los logros que se han tenido con este tipo de aeronaves en

todos los mbitos, cabe destacar que estos son solo algunos de los campos de utilizacin,

y que an faltan muchos en donde podran ser aplicados, solo es cuestin de tiempo para

que cada vez mas surjan nuevas ideas para explotar al mximo las cualidades de estas

aeronaves.


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Captulo III. Hardware y software de los UAV

Para las misiones ms complejas, los vehculos areos no tripulados tienen la necesidad

de integrar hardware y software de una manera perfecta. En los pequeos UAV la

restriccin de su carga til limita o impide el uso de la avinica de alto rendimiento. El

xito para la certificacin de un piloto automtico de nuevo slo puede ser realizado por

extensos vuelos de prueba para depurar tanto el hardware como el software antes de

implementarlos en el campo de los UAV. A pesar de la necesidad de pruebas de vuelo

real, la simulacin de pruebas basadas en las de vuelo real tambin juega un papel muy

importante. Se puede ahorrar tiempo y esfuerzo antes de la realizacin de pruebas de

vuelo real. En particular, en el hardware in-the-loop (HIL) las pruebas de simulacin deben

de hacerse siempre juntas si es posible, para validar tanto el hardware como el software

en condiciones realistas. La construccin de un modelo de simulacin se inicia con lacreacin de las ecuaciones de movimiento de un modelo dinmico de 6 grados de

libertad.

El conocimiento preciso de resultados, es esencial para el desarrollo de una simulacin de

alta fidelidad. Por ejemplo una prueba de tnel de viento puede ser utilizada para obtener

estos resultados experimentalmente, pero esta es una tarea laboriosa que exige no solo

un enorme conjunto de datos experimentales, sino tambin un gran esfuerzo con el fin de

analizar e identificar los resultados de una cierta condicin de vuelo. Por otro lado, los

parmetros geomtricos de la aeronave pueden ser utilizados para proporcionar una

buena estimacin de estos resultados. Este enfoque ha sido aplicado con xito en el

avin real.

Otro enfoque para la identificacin de los resultados de la estabilidad y el control es el uso

de datos reales de vuelo. Identificacin de la estabilidad y el control de los resultados

directamente de los datos de pruebas de vuelo ha sido un tema de inters en la industria

aeroespacial por un tiempo

Recientemente, presentaron una identificacin de los parmetros recursivos algoritmo

para estos resultados, para que un algoritmo de control reconfigurable se adapte a la falta

de acuerdo-actuador y a las variaciones de los parmetros. Con frecuencia los mtodos

de identificacin de dominio han sido discutidos en los informes. La estabilidad

aerodinmica y su control de resultados se obtienen a partir de los datos geomtricos de

la aeronave que ya han sido establecidos o de los datos de pruebas de vuelo que tambin

ya fueron realizadas. Los detalles para la construccin de una completa simulacin HIL se


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presentan para el modelo no lineal de alta fidelidad, el sensor y actuador de modelado

subsistema, visualizacin 3-D, piloto remoto interfaz de comandos, y la interconexin

continua entre el hardware y los componentes de software.

Mas adelante veremos los parmetros a ser tomados en cuanta para la adaptacin y

simulacin en una plataforma virtual para una aeronave no tripulada de ala rotativa. El

entorno de simulacin HIL no slo permite probar el hardware y software, sino tambin la

realizacin de pruebas de simulacin de vuelo con un mnimo coste y esfuerzo.

3.1 Panorama general para el sistema de control

En la siguiente figura 3.1 podemos observar la interaccin del simulador y el sistema real

con el controlador:

Figura N 3.1 Interaccin entre los mdulos del sistema

En esta seccin hablaremos del helicptero y cmo controlarlo, (bloque inferior izquierdo

en la figura), haremos un repaso acerca del control PID, cmo influye en cada uno de los

canales de la emisora y por ltimo presentaremos el entorno virtual y real en el que se

han realizado las pruebas de simulacin.


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Helicptero y sus ngulos de navegacin:

Los ngulos de navegacin son una forma de ngulos Eulerianos utilizados para

movimientos y posicionamiento de objetos en el espacio. Sirven para saber la posicin de

un sistema mvil en un momento dado respecto del espacio con sistema de coordenadasfijo.

Se basan en describir la forma de alcanzar la posicin final desde la inicial con tres

rotaciones, llamadas yaw, (guiada), pitch, (cabeceo) y roll, (alabeo) ,y el resultado final

depender del orden en que se apliquen: primero el yaw, luego el pitch y por ltimo el roll.

En la siguiente figura 3.2 se han representado sobre un helicptero:

Figura N 3.2 Ejes del helicptero

Explicacin detallada de cada ngulo:

Pitch (Cabeceo): inclinacin del morro del avin, o rotacin respecto al eje ala-ala.

Roll (Alabeo): rotacin intrnseca alrededor del eje longitudinal del avin.

Yaw (Guiada): movimiento del avin respecto del eje imaginario vertical que pasa por el

centro de gravedad de la aeronave. Este eje es perpendicular al de cabeceo y al de

balanceo, est contenido en un plano que pasa por el morro y la cola del aparato y que

normalmente divide a este en dos partes simtricas.


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3.2 Calibracin del helicptero

Se trata de un proceso necesario, porque si vamos a manejar el helicptero mediante un

sistema automtico o manualmente, y no est correctamente calibrado, se vuelve

inmanejable.

En primer lugar, nos hemos de asegurar que las palas del helicptero estn equilibradas.

Para ello hemos comparar los pesos de cada par viendo que estn compensados. A

continuacin aplicaremos el proceso conocido como la maniobra de Hover:

Revolucionaremos el motor hasta que los patines se separen ligeramente del suelo. Nos

situaremos a unos 4 metros del helicptero.

Cuando las dos palas vayan al comps parecer como si las puntas se solaparan visto

desde un lado del rotor. Si las palas no van al comps, se ha de ajustar el varillaje que

conecta con el brazo del rotor principal.

Como el comportamiento del helicptero an puede ser inestable, para evitar que se

balancee y caiga facialmente, habra que estabilizarlo. Estabilizarlo consiste en modificar

ligeramente los valores que la emisora enva al helicptero como punto de equilibrio del

canal. En caso de no ser un valor adecuado para el helicptero, la razn puede deberse a

mltiples causas: el nivel de batera del helicptero, la batera de la emisora o las

interferencias que pueda haber en el entorno. Si no se corrige puede provocar balanceos

no deseados del helicptero impidiendo as un control regular.

Esta estabilizacin se realiza generalmente en la emisora, pero como en nuestro caso el

controlador le enva directamente los valores, se puede efectuar directamente en la

ventana de configuracin del mismo.

Si el helicptero se balancea hacia la izquierda o hacia la derecha usaremos el control de

estabilidad de movimiento lateral para compensar. Operaremos igual con el movimiento

frontal y rotacional, en caso de que el helicptero avance o retroceda en el equilibrio, o

rote sobre su eje.

Estabilizar en altura normalmente no ser necesario, pero lo podemos ajustar para hacer

que el helicptero despegue con mayor rapidez o que tarde ms en despegar. Si el

helicptero est bien estabilizado facilitar el proceso de control.


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3.3 Sistema PID

Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de control por realimentacin

que se utiliza en sistemas de control industriales. Un controlador PID corrige el error entre

un valor medido y el valor que se quiere obtener calculndolo y luego sacando una accincorrectora que puede ajustar al proceso acorde. El algoritmo de clculo del control PID se

da en tres parmetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo. El valor

Proporcional determina la reaccin del error actual. El Integral genera una correccin

proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un esfuerzo de control

suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina la reaccin

del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres acciones es usada para

ajustar al proceso va un elemento de control como la posicin de una vlvula de control o

la energa suministrada a un calentador, por ejemplo. Ajustando estas tres constantes enel algoritmo de control del PID, el controlador puede proveer un control diseado para lo

que requiera el proceso a realizar. La respuesta del controlador puede ser descrita en

trminos de respuesta del control ante un error, el grado el cual el controlador llega al "set

point", y el grado de oscilacin del sistema. Ntese que el uso del PID para control no

garantiza control ptimo del sistema o la estabilidad del mismo. Algunas aplicaciones

pueden solo requerir de uno o dos modos de los que provee este sistema de control. Un

controlador PID puede ser llamado tambin PI, PD, P o I en la ausencia de las acciones

de control respectivas.

Los controladores PI son particularmente comunes, ya que la accin derivativa es muy

sensible al ruido, y la ausencia del proceso integral puede evitar que se alcance al valor

deseado debido a la accin de control. Sistema PID mostrado en la figura 3.3.

Figura N 3.3 Diseo de un controlador PID


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3.4 Funcionamiento

Para el correcto funcionamiento de un controlador PID que regule un proceso o sistema

se necesita, al menos:

1. Un sensor, que determine el estado del sistema (termmetro, caudalmetro,

manmetro, etc.).

2. Un controlador, que genere la seal que gobierna al actuador.

3. Un actuador, que modifique al sistema de manera controlada (resistencia elctrica,

motor, vlvula, bomba, etc.).

El sensor proporciona una seal analgica o digital al controlador, la cual representa el

punto actual en el que se encuentra el proceso o sistema. La seal puede representar esevalor en tensin elctrica, intensidad de corriente elctrica o frecuencia. En este ltimo

caso la seal es de corriente alterna, a diferencia de los dos anteriores, que son con

corriente continua.

El controlador lee una seal externa que representa el valor que se desea alcanzar. Esta

seal recibe el nombre de punto de consigna (o punto de referencia), la cual es de la

misma naturaleza y tiene el mismo rango de valores que la seal que proporciona el

sensor.

Para hacer posible esta compatibilidad y que, a su vez, la seal pueda ser entendida por

un humano, habr que establecer algn tipo de interfaz (HMI -Human Machine Interface),

son pantallas de gran valor visual y fcil manejo que se usan para hacer ms intuitivo el

control de un proceso. El controlador resta la seal de punto actual a la seal de punto de

consigna, obteniendo as la seal de error, que determina en cada instante la diferencia

que hay entre el valor deseado (consigna) y el valor medido. La seal de error es utilizada

por cada uno de los 3 componentes del controlador PID. Las 3 seales sumadas,

componen la seal de salida que el controlador va a utilizar para gobernar al actuador. Laseal resultante de la suma de estas tres se llama variable manipulada y no se aplica

directamente sobre el actuador, sino que debe ser transformada para ser compatible con

el actuador que usemos.

Las tres componentes de un controlador PID son: parte Proporcional, accin Integral y

accin Derivativa. El peso de la influencia que cada una de estas partes tiene en la suma

final, viene dado por la constante proporcional, el tiempo integral y el tiempo derivativo,


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respectivamente. Se pretender lograr que el bucle de control corrija eficazmente y en el

mnimo tiempo posible los efectos de las perturbaciones.

Parte Proporcional:

Figura N 3.4 Control proporcional de un sistema

La parte proporcional mostrada en la figura 3.4 consiste en el producto entre la seal de

error y la constante proporcional como para que hagan que el error en estado estacionario

sea casi nulo, pero en la mayora de los casos, estos valores solo sern ptimos en una

determinada porcin del rango total de control, siendo distintos los valores ptimos para

cada porcin del rango. Sin embargo, existe tambin un valor lmite en la constante

proporcional a partir del cual, en algunos casos, el sistema alcanza valores superiores a

los deseados. Este fenmeno se llama sobre oscilacin y, por razones de seguridad, no

debe sobrepasar el 30%, aunque es conveniente que la parte proporcional ni siquiera

produzca sobre oscilacin.

Hay una relacin lineal continua entre el valor de la variable controlada y la posicin del

elemento final de control ( la vlvula se mueve al mismo valor por unidad de desviacin ).

La parte proporcional no considera el tiempo, por lo tanto, la mejor manera de solucionar

el error permanente y hacer que el sistema contenga alguna componente que tenga en

cuenta la variacin respecto al tiempo, es incluyendo y configurando las acciones integral

y derivativa.


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La frmula del proporcional est dada por:

El error, la banda proporcional y la posicin inicial del elemento final de control se

expresan en tanto por uno. Nos indicar la posicin que pasar a ocupar el elemento final

de control.

Ejemplo: Cambiar la posicin de la una vlvula (elemento final de control)

proporcionalmente a la desviacin de la temperatura (variable) respeto al punto de

consigna (variable deseada).

Parte Integral:

Figura N 3.5 Control integral de un sistema

El modo de control Integral mostrado en la figura 3.5 tiene como propsito disminuir y

eliminar el error en estado estacionario, provocado por el modo proporcional. El control

integral acta cuando hay una desviacin entre la variable y el punto de consigna,

integrando esta desviacin en el tiempo y sumndola a la accin proporcional. El error es

integrado, lo cual tiene la funcin de promediarlo o sumarlo por un periodo de tiempo

determinado; Luego es multiplicado por una constante I, que representa la constante de

integracin. Posteriormente, la respuesta integral es adicionada al modo Proporcional

para formar el control P + I con el propsito de obtener una respuesta estable del sistema

sin error estacionario.

El modo integral presenta un desfasamiento en la respuesta de 90 que sumados a los

180 de la retroalimentacin ( negativa ) acercan al proceso a tener un retraso de 270,

luego entonces solo ser necesario que el tiempo muerto contribuya con 90 de retardo


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para provocar la oscilacin del proceso. < La ganancia total del lazo de control debe ser

menor a 1, y as inducir una atenuacin en la salida del controlador para conducir el

proceso a estabilidad del mismo. > Se caracteriza por el tiempo de accin integral en

minutos por repeticin. Es el tiempo en que delante una seal en escaln, el elemento

final de control repite el mismo movimiento correspondiente a la accin proporcional.

El control integral se utiliza para obviar el inconveniente del offset (desviacin permanente

de la variable con respeto al punto de consigna) de la banda proporcional.

La frmula del integral est dada por: I sal

Parte Derivativa:

Figura N 3.6 Control derivativo de un sistema

La accin derivativa mostrada en la figura 3.6 se manifiesta cuando hay un cambio en el

valor absoluto del error (si el error es constante, solamente actan los modos proporcional

e integral).

El error es la desviacin existente entre el punto de medida y el valor consigna, o "Set

Point".


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La funcin de la accin derivativa es mantener el error al mnimo corrigindolo

proporcionalmente con la misma velocidad que se produce; de esta manera evita que el

error se incremente.

Se deriva con respecto al tiempo y se multiplica por una constante D y luego se suma a

las seales anteriores (P+I). Es importante adaptar la respuesta de control a los cambios

en el sistema ya que una mayor derivativa corresponde a un cambio ms rpido y el

controlador puede responder acordemente.

La frmula del derivativo est dada por:

El control derivativo se caracteriza por el tiempo de accin derivada en minutos de

anticipo. La accin derivada es adecuada cuando hay retraso entre el movimiento de lavlvula de control y su repercusin a la variable controlada.

Cuando el tiempo de accin derivada es grande, hay inestabilidad en el proceso. Cuando

el tiempo de accin derivada es pequeo la variable oscila demasiado con relacin al

punto de consigna. Suele ser poco utilizada debido a la sensibilidad al ruido que

manifiesta y a las complicaciones que ello conlleva. El tiempo ptimo de accin derivativa

es el que retorna la variable al punto de consigna con las mnimas oscilaciones.

La accin derivada puede ayudar a disminuir el rebasamiento de la variable durante elarranque del proceso. Puede emplearse en sistemas con tiempo de retardo

considerables, porque permite una repercusin rpida de la variable despus de

presentarse una perturbacin en el proceso.

3.5 Significado de las constantes PID

P constante de proporcionalidad: se puede ajustar como el valor de la ganancia del

controlador o el porcentaje de banda proporcional. Ejemplo: Cambia la posicin de la

vlvula proporcionalmente a la desviacin de la variable respecto al punto de consigna. La

seal P, mueve la vlvula siguiendo fielmente los cambios de temperatura multiplicados

por la ganancia.

I constante de integracin: indica la velocidad con la que se repite la accin proporcional.

D constante de derivacin: hace presente la respuesta de la accin proporcional

duplicndola, sin esperar a que el error se duplique. El valor indicado por la constante de


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derivacin es el lapso de tiempo durante el cual se manifestar la accin proporcional

correspondiente a 2 veces el error y despus desaparecer. Ejemplo: Mueve la vlvula a

una velocidad proporcional a la desviacin respeto al punto de consigna. La seal I, va

sumando las reas diferentes entre la variable y el punto de consigna repitiendo la seal

proporcional segn el tiempo de accin derivada (minutos/repeticin).

Tanto la accin Integral como la accin Derivativa, afectan a la ganancia dinmica del

proceso. La accin integral sirve para reducir el error estacionario, que existira siempre si

la constante Kifuera nula. Ejemplo: Corrige la posicin de la vlvula proporcionalmente a

la velocidad de cambio de la variable controlada. La seal d, es la pendiente (tangente)

por la curva descrita por la variable.La salida de estos tres trminos, el proporcional, el

integral, y el derivativo son sumados para calcular la salida del controlador PID.

Definiendo u (t) como la salida del controlador, la forma final del algoritmo del PID es:

3.6 Salida de un controlador PID

Usos

Por tener una exactitud mayor a los controladores proporcional, proporcional derivativo yproporcional integral se utiliza en aplicaciones ms cruciales tales como control de

presin, flujo, fuerza, velocidad, en muchas aplicaciones qumica, y otras variables.

Adems es utilizado en reguladores de velocidad de automviles (control de crucero o

cruise control), control de ozono residual en tanques de contacto.

3.7 Ajuste de parmetros del PID

El objetivo de los ajustes de los parmetros PID es lograr que el bucle de control corrija

eficazmente y en el mnimo tiempo los efectos de las perturbaciones; se tiene que lograr

la mnima integral de error. Si los parmetros del controlador PID (la ganancia del

proporcional, integral y derivativo) se eligen incorrectamente, el proceso a controlar puede

ser inestable, por ejemplo, que la salida de este vare, con o sin oscilacin, y est limitada

solo por saturacin o rotura mecnica. Ajustar un lazo de control significa ajustar los

parmetros del sistema de control a los valores ptimos para la respuesta del sistema de

control deseada. El comportamiento ptimo ante un cambio del proceso o cambio del


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"setpoint" vara dependiendo de la aplicacin. Generalmente, se requiere estabilidad ante

la respuesta dada por el controlador, y este no debe oscilar ante ninguna combinacin de

las condiciones del proceso y cambio de "setpoints". Algunos procesos tienen un grado de

no-linealidad y algunos parmetros que funcionan bien en condiciones de carga mxima

no funcionan cuando el proceso est en estado de "sin carga". Hay varios mtodos paraajustar un lazo de PID. El mtodo ms efectivo generalmente requiere del desarrollo de

alguna forma del modelo del proceso, luego elegir P, I y D basndose en los parmetros

del modelo dinmico. Los mtodos de ajuste manual pueden ser muy ineficientes. La

eleccin de un mtodo depender de si el lazo puede ser "desconectado" para ajustarlo, y

del tiempo de respuesta del sistema. Si el sistema puede desconectarse, el mejor mtodo

de ajuste a menudo es el de ajustar la entrada, midiendo la salida en funcin del tiempo, y

usando esta respuesta para determinar los parmetros de control. Ahora describimos

como realizar un ajuste manual.

Ajuste manual

Si el sistema debe mantenerse online, un mtodo de ajuste es el de primero fijar los

valores de I y D a cero. Incrementar P hasta que la salida del lazo oscile, luego P debe ser

configurada a aproximadamente la mitad del valor configurado previamente. Ahora

incrementar D hasta que el proceso se ajuste en el tiempo requerido aunque subir mucho

D puede causar inestabilidad. Finalmente, incrementar I, si se necesita, hasta que el lazo

sea lo suficientemente rpido para alcanzar su referencia luego de una variacin brusca

de la carga. Un lazo de PID muy rpido tiene como ventaja alcanza su setpoint de

manera veloz, aunque algunos sistemas no son capaces de aceptar este disparo brusco;

en estos casos se requiere de otro lazo con un P menor a la mitad del P del sistema de

control anterior.

3.8 Limitaciones de un control PID

Mientras que los controladores PID son aplicables a la mayora de los problemas de

control, puede ser pobres en otras aplicaciones. Los controladores PID, cuando se usan

solos, pueden dar un desempeo pobre cuando la ganancia del lazo del PID debe ser

reducida para que no se dispare u oscile sobre el valor del "setpoint". El desempeo del

sistema de control puede ser mejorado combinando el lazo cerrado de un control PID con

un lazo abierto. Conociendo el sistema (como la aceleracin necesaria o la inercia) puede

ser avanaccionado y combinado con la salida del PID para aumentar el desempeo final

del sistema. Solamente el valor de avanaccin puede proveer la mayor porcin de la


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salida del controlador. El controlador PID puede ser usado principalmente para responder

a cualquier diferencia o "error" que quede entre el setpoint y el valor actual del proceso.

Como la salida del lazo de avanaccin no se ve afectada a la realimentacin del proceso,

nunca puede causar que el sistema oscile, aumentando el desempeo del sistema, su

respuesta y estabilidad.

Por ejemplo, en la mayora de los sistemas de control con movimiento, para acelerar una

carga mecnica, se necesita de ms fuerza (o torque) para el motor.

Si se usa un lazo PID para controlar la velocidad de la carga y manejar la fuerza o torque

necesaria para el motor, puede ser til tomar el valor de aceleracin instantnea deseada

para la carga, y agregarla a la salida del controlador PID. Esto significa que sin importar si

la carga est siendo acelerada o desacelerada, una cantidad proporcional de fuerza est

siendo manejada por el motor adems del valor de realimentacin del PID.

El lazo del PID en esta situacin usa la informacin de la realimentacin para incrementar

o decrementar la diferencia entre el setpoint y el valor del primero. Trabajando juntos, la

combinacin avanacin-realimentacin provee un sistema ms confiable y estable.

Otro problema que posee el PID es que es lineal. Principalmente el desempeo de los

controladores PID en sistemas no lineales es variable.

Tambin otro problema comn que posee el PID es, que en la parte derivativa, el ruidopuede afectar al sistema, haciendo que esas pequeas variaciones, hagan que el cambio

a la salida sea muy grande. Generalmente un Filtro pasa bajo ayuda, ya que removera

las componentes de alta frecuencia del ruido. Sin embargo, un FPB y un control derivativo

pueden hacer que se anulen entre ellos. Alternativamente, el control derivativo puede ser

sacado en algunos sistemas sin mucha prdida de control. Esto es equivalente a usar un

controlador PID como PI solamente.

La siguiente figura 3.7 representa la estructura del sistema del controlador bajo el punto

de vista del control PID, desde la entrada al sistema generada por el software de visin,

(cmaras), hasta la salida enviada a la emisora:


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Figura N 3.7 Sistema completo con conexin de los PID

El objetivo es que el UAV, situado en cierta posicin, alcance la posicin objetivo (o de

referencia). Para ello recibe un vector de 4 bytes enviado por la red, los cuales

representan la diferencia entre la posicin actual del UAV, y la posicin objetivo

(referencia).

Una vez recibidos, cada uno de los 4 errores de posicin es tratado mediante un PID,

haciendo que necesitemos 4 controladores para cada uno de los grados de libertad del

UAV. Los controladores PID calcularn la seal de control de cada grado de libertad

necesaria para que el UAV se posicione en las coordenadas objetivo.

Estas 4 seales de control se envan por un puerto RS-232 a la emisora, que

automticamente reenviar los valores equivalentes por radiofrecuencia al UAV. Esto

resultar en una nueva posicin del UAV que, en caso de que siga sin ser la posicin

Objetivo, ser corregida nuevamente siguiendo el mismo proceso; y, en caso contrario,


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los controladores PID reaccionarn dejando una seal estable que conseguir que el UAV

no altere su posicin.

3.9 Entornos de pruebas

Como ya hemos explicado anteriormente, un helicptero es un vehculo muy sensible a

los cambios de su entorno. Cualquier mnima variacin que no est contemplada o no se

corrija a tiempo puede ocasionar que choque con algn elemento y caiga. Por lo tanto, las

primeras pruebas se hacen en el simulador.

Simulador.

El simulador ofrece un espacio virtual de vuelo limitado, (de unos 500 x 500 pixeles), con

una dinmica realista para el helicptero, y la simulacin de un sistema localizador queacta como queremos. Permite hacer numerosas pruebas rpidamente debido a que con

solo pulsar un botn se reiniciarn las condiciones inciales de las que partamos.

Tambin podemos grabar las pruebas que hagamos, para reproducirlas posteriormente y

buscar los errores. As determinaremos si el control es como se espera.

Una vez realizadas las pruebas en el simulador y comprobado su funcionamiento, se

pueden comenzar las pruebas en el sistema real con mayor seguridad.

Entorno del laboratorio de pruebas reales.

En este entorno se realizaran las pruebas reales de control, teniendo como objetivo

principal estabilizar el helicptero en un punto del espacio, para despus moverlo. Llevar

ms tiempo realizar estas pruebas que las pruebas en el simulador, y los errores en el

sistema real pueden ser catastrficos. Por este motivo las pruebas reales sern menos, y

slo cuando estemos seguros del sistema.

Por esta razn, tenemos que saber interpretar los resultados que se pueden producir, ya

que los ejes Y del helicptero y los ejes fijos coinciden, pero el resto no. El error recibido

por el controlador es respecto a los ejes fijos, mientras que las modificaciones que se

envan a la emisora son respecto a los propios ejes del helicptero. Es decir, que si el

helicptero se mueve frontalmente incrementando su eje Z, el controlador recibir un error

respecto al eje X, (que se habr incrementado), y al eje Z, (que se habr decrementado).


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3.10 Realizacin de pruebas en simulador

En la siguiente figura 3.8, se muestran los mdulos del sistema para iniciar las pruebas en

un simulador.

Figura N 3.8 Mdulos del sistema.

El selectores una aplicacin auxiliar que sirve para iniciar el simulador, controlador o el

generador de escenarios segn la eleccin del usuario. Si lo cerramos, cerrar cualquiera

de las tres aplicaciones que tengamos abiertas y finalizar el programa. El generador de

escenarioses nuestro gestor de mapas para el simulador. Mediante stos, el simulador

realiza vuelos de los vehculos virtuales sin control o comunicndose con el controlador,

que a su vez puede corregir el sistema real recibiendo la entrada del programa de

visualizacin.


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Funcionamiento del simulador:

Simula el comportamiento virtual del helicptero en un entorno 3D, y visualiza por pantalla

los resultados. Para ello existen dos modos de simulacin, uno a travs de una entrada

humana, (a travs de una emisora conectada mediante un puerto RS-232, o a travs deentrada por teclado), y otro a travs de los datos recibidos por la red desde el controlador.

Si los datos son recibidos desde el controlador, el simulador los aplica al UAV virtual

generando una nueva posicin, que es representada en pantalla para que la pueda

visualizar el usuario. La posicin es enviada por la red al controlador, que volver a

calcular y enviar la nueva seal de control al simulador.

Para simular el comportamiento del UAV en el simulador, se hace uso de cuatro

dinmicas que simulan cada uno de sus grados de libertad. Reciben la entrada por red, ygeneran una posicin como resultado de aplicar la entrada al estado actual que tengan,

es decir, la velocidad, la posicin y la rotacin actuales, como se muestra en la figura 3.9.

Figura N 3.9 Esquema de conexin del simulador con el controlador


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En las siguientes figuras 3.10 y 3.11 se muestran a detalle los esquemas de

funcionamiento del simulador con el controlador y el esquema de funcionamiento del

simulador con el usuario, respectivamente.

Figura N 3.10 Esquema de secuencia del simulador funcionando con el controlador

Figura N 3.11 Esquema de secuencia del simulador funcionando con el usuario


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3.11 Software de los UAV

En primer lugar vamos a recordar que los UAV manejan ya dos tipos de software el que

es considerado como carga til y que sirve para desarrollar su misin de forma autnoma,

es decir despegar, planear, hacer correcciones en pleno vuelo y posteriormente aterrizar;y el otro que esta considerado como carga de pago y que lo complementa en su diseo

de aplicacin como por ejemplo los mostrados en la siguiente lista:

EnsoMOSAIC UAV - software bsico para la aerotriangulacin y orthomosaicking -

todo lo que necesita para empezar la cartografa

3D EnsoMOSAIC - software para la extraccin de datos 3D y de gestin de nube

de puntos

Calibracin de la cmara - software para el clculo de la orientacin de la cmara

interna

Modelado del terreno - software para el clculo de nubes de puntos a partir de

imgenes orientadas

Imagen de pre-procesamiento - preprocesamiento de software para la optimizacin

de imgenes RAW RGB y CIR

Lnea de costura de edicin - software para la mejora de los mosaicos de la ciudad

y reas de la ciudad.

Este tipo de software en el listado anterior no es del que vamos a tratar en este captulo,

vamos a ver el que rige las leyes de control del UAV desde un punto de vista operacional

o funcional y no como formas de programacin o de anlisis matemtico. Vamos a hacer

una descripcin breve del microcontrolador ya que ste es parte del piloto automtico

componente al cual vamos a referirnos ms adelante..

Microcontrolador.

Es un circuito integrado programable que contiene todos los componentes de una

computadora. Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y,

debido a su reducido tamao, suele ir incorporado en el propio dispositivo al que gobierna.

Esta ltima caracterstica es la que le confiere la denominacin de controlador

incrustado (embedded controller).

El micro-controlador es una computadora dedicada. En su memoria slo reside un

programa destinado a gobernar una aplicacin determinada; sus lneas de entrada/salida


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(puertos) soportan el conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a

controlar, y todos los recursos complementarios disponibles tienen como nica finalidad

atender los requerimientos del micro-controlador. Una vez programado y configurado el

micro-controlador solamente sirve para gobernar la tarea asignada. Un micro-controlador

es un sistema cerrado que contiene una computadora completa y de caractersticaslimitadas que no se pueden modificar.

Un micro-controlador posee todos los componentes de una computadora, pero con

caractersticas fijas que no pueden alterarse (y en ocasiones mas limitadas). Las partes

principales de un micro-controlador son:

Procesador

Memoria no voltil para contener el programa (disco duro)

Memoria de lectura y escritura para guardar los datos (RAM)

Lneas de EIS para los controladores de perifricos:

Comunicacin paralelo

Comunicacin serie

Diversas puertas de comunicacin (bus l2C, USB, etc.)

Recursos auxiliares:

Circuito de reloj

Temporizadores

Perro Guardin (watchdog)

Conversores AD y DA

Comparadores analgicos

Proteccin ante fallos de la alimentacin

Estado de reposo o de bajo consumo

Conexin de un microcontrolador PIC16F84A y un servomotor.

A continuacin en la figura 3.12 se muestra un ejemplo de conexin de un servomotor

Futaba S3003 a un microcontrolador PIC16F84A; las terminales de alimentacin del

servomotor se conectan a una fuente de alimentacin a 5 V que puede ser la misma que

se utilice para alimentar al microcontrolador.

El programa de control de posicionamiento de un servomotor Futaba S3003 controla el

ngulo mediante una seal cuadrada PWM de 20ms de periodo que se aplica a su lnea

de control


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Figura N 3.12 Conexin del PIC16F84A para control del servomotor

Los servomotores son piezas importantes dentro de los UAV ya que casi todo lo referente

a stos se asocia a los sistemas de control de vuelo. Recordando que el microcontroladorse pude programar y luego entonces poder gobernar sobre los servomotores parece algo

muy sencillo pero tomando en cuenta todas las exigencias que nos presenta la tecnologa

en los UAV en las que el microcontrolador adems de los servomores tiene que atender

otras tareas del sistema de control.

3.12 Pilotos automticos

Por lo tanto hoy da es bueno saber que existen empresas que se dedican nicamente a

fabricar pilotos automticos as como tambin varios accesorios relacionados con sufuncionamiento, de dichas empresas podemos mencionar algunas como: Micropilot,

Picolo y EnsoMosaic que son de las ms competentes en el mercado.

Pilotos automticos de Picolo:12

12https//www.cloudcaptech.com/download/piccolo


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Estn un paso adelante frente a otros sistemas de avinica. Proporcionan una completa

solucin dentro y fuera del sistema de avinica. Incluyen el ncleo del piloto automtico,

sensores de vuelo, navegacin, comunicacin inalmbrica e interfaces de carga, todo en

un paquete pequeo, altamente integrado y barato.

El Piccolo Plus y Piccolo LT ya no estn disponibles para nuevos programas. Pero a

quienes son usuarios de estos pilotos automticos les dan apoyo a travs de la

fabricacin, documentacin, software y soporte tcnico. Vista de una tabla de

comparacin de todos los pilotos automticos Piccolo. En la figura 3.13 podemos ver los

pilotos automticos de Picolo

Figura N 3.12 Sistemas Picolo

Piloto automtico de Micropilot.13

El piloto automtico MP2000 es de un bajo adems es lo suficientemente pequeo como

para volar un UAV de dos libras, tambin ofrece muchas otras capacidades que

normalmente se encuentran en los pilotos automticos ms grandes. El MP2000 ofrece

navegacin GPS, mantenga la velocidad aerodinmica, y mantener la altitud. Adems,tiene muchas caractersticas avanzadas tales como despegue y aterrizaje autnomos,

registro de datos definidos por el usuario, el manejo de errores y recuperacin, y un bfer

de comandos muy funcional.

13 InnUVative Systems, Inc., y MicroPilot. (2010). InnUVative Systems to Integrate MicroPilot

Autopilot into STANAG 4586-compliant 4CE Control Station. [en lnea] Disponible en:

http://www.micropilot.com/news-2010-nov-1.htm (Consulta: enero de 2012).


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El software de control HORIZONmp ground se incluye con el MP2000 y es muy fcil de

usar con solo hacer clic en la interfaz. Desarrollado por Micropilot especficamente para el

MP2000, el HORIZONmp ground se ejecuta en un ordenador porttil o con Windows. El

HORIZONmp ground permite al operador controlar en el MP2000, los cambios de

waypoints, cargar nuevos planes de vuelo, iniciar los circuitos de espera y ajustar lasganancias de realimentacin al mismo tiempo que el UAV vuela. El software de control

HORIZONmp tiene las siguientes caractersticas:

Informativo

El HORIZONmp permite tanto al desarrollador de UAV como el usuario final acceder ainformacin crtica en tiempo real.

Los valores actuales del sensor se muestran en un formato de fcil lectura del medidor.

Los niveles de advertencia y peligro, se pueden establecer para cada indicador.

El grfico de barras grficas de las variaciones del sensor a travs del tiempo.

El trazado de ruta muestra las variaciones de datos de los sensores a lo largo de latrayectoria de vuelo del UAV.

Adems, los datos de la MP2000 tambin se registran para el anlisis post-vuelo.

Configurable

El HORIZONmp ofrece una configuracin superior para el desarrollador UAV:

Botones configurables de usuario carga y deslizadores de iniciar los circuitos de espera ylos servos de control.

Soporta mltiples resoluciones de la pantalla del porttil.

Las caractersticas pueden ser activadas o desactivadas segn la aplicacin ynecesidades de los usuarios.

El HORIZONmp se adapta al usuario final y el desarrollador del UAV.

Fcil de usar

El HORIZONmp est especficamente diseado para la facilidad de uso

Misin simulador para fines de prueba y capacitacin.

Fcil de usar diseo ergonmico. Y gran tamao del mapa.

Ayuda en lnea e informacin sobre herramientas.


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La combinacin del simulador de misin y el diseo fcil de usar acelerarn la curva de

aprendizaje para el desarrollador de vehculos areos no tripulados y simplifica la puesta

en marcha para el usuario final.


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Captulo IV. Comunicaciones en los UAV y su espacio areo

El UAV podra definirse genricamente como un sistema constituido bsicamente por un

segmento areo y un segmento terreno. El segmento areo lo forma la plataforma area,

la carga til (letal o no letal) adecuada a la misin asignada y parte del sistema de

comunicaciones. El segmento de tierra incluye el sistema de control de la aeronave y su

carga de pago, equipos de comunicaciones, as como la estacin que permite diseminar

la informacin obtenida de los sensores a los diferentes usuarios, bien directamente o a

travs de las diferentes redes de Mando, Control, Comunicaciones y Ordenadores (C2,

C4I, C4ISR). Finalmente, la plataforma debe poder ser lanzada y recuperada con

seguridad e integridad para volver a ser utilizada.

La plataforma area es de tamao muy variables (desde los micro, como el Black Widow

de 15 cm de dimetro), hasta los Global Hawk de 40 de envergadura), de diferentes

sistemas de sustentacin (ala fija, rotatorias, batientes, ms ligeros que el aire, etc.) o de

diferentes sistemas de propulsin (motores gasolina, motores diesel, turbohlices,

turborreactores, motores elctricos etc.). La plataforma incorpora adems los sistemas de

propulsin, posicionamiento, navegacin, comunicaciones y los enlaces de datos,

necesarios tanto para el control de vuelo, como para el control de la misin, y la descarga

de la informacin capturada por los sensores.

La carga til est constituida por los medios y equipos de a bordo requerid

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