Integration of X-Plane and Matlab for modeling and simulation of a tiltrotor UAV

Cerezo-Pacheco, Alan D.; Perez-Velasco, Cesar A.; Lozano-Hernández, Yair; Rodriguez-Cortes, H.; Sanchez-Meza, Victor G.

doi:10.1109/icmeae55138.2021.00014

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“…The flight autonomy obtained in this work is 8 km, considering its return. However, it can achieve greater autonomy by replacing the rotary-wing UAV with a fixed-wing one, since the latter performs more efficiently for long-distance flights [29].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Data Collection in Areas without Infrastructure Using LoRa Technology and a Quadrotor

Rojo-García,

Vera-Chavarría,

Lozano-Hernández

et al. 2024

Future Internet

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The use of sensor networks in monitoring applications has increased; they are useful in security, environmental, and health applications, among others. These networks usually transmit data through short-range stations, which makes them attractive for incorporation into applications and devices for use in places without access to satellite or mobile signals, for example, forests, seas, and jungles. To this end, unmanned aerial vehicles (UAVs) have attractive characteristics for data collection and transmission in remote areas without infrastructure. Integrating systems based on wireless sensors and UAVs seems to be an economical and easy-to-use solution. However, the main difficulty is the amount of data sent, which affects the communication time and even the flight status of the UAV. Additionally, factors such as the UAV model and the hardware used for these tasks must be considered. Based on those difficulties mentioned, this paper proposes a system based on long-range (LoRa) technology. We present a low-cost wireless sensor network that is flexible, easy to deploy, and capable of collecting/sending data via LoRa transceivers. The readings obtained are packaged and sent to a UAV. The UAV performs predefined flights at a constant height of 30 m and with a direct line-of-sight (LoS) to the stations, during which it collects information from two data stations, concluding that it is possible to carry out a correct data transmission with a flight speed of 10 m/s and a transmission radius of 690 m for a group of three packages confirmed by 20 messages each. Thus, it is possible to collect data from routes of up to 8 km for each battery charge, considering the return of the UAV.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Data Collection in Areas without Infrastructure Using LoRa Technology and a Quadrotor

Rojo-García,

Vera-Chavarría,

Lozano-Hernández

et al. 2024

Future Internet

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“…Por otra parte, número de vehículos simulados puede aumentar hasta 20 de acuerdo con el manual de X-Plane 10. También, el software integra Plane Maker, mediante el cual es posible construir y/o modificar aeronaves para propósitos específicos (He et al, 2020;Cerezo-Pacheco et al, 2021).…”

Section: Vinculación Y Envío De Datosunclassified

“…Los aviones se construyen mediante especificaciones físicas que el diseñador ingresa, por ejemplo: peso, envergadura, potencia del motor, secciones aerodinámicas, etc. Una vez concluido el diseño, el simulador de X-Plane procede a predecir la capacidad de vuelo de ese avión bajo condiciones que emulan el mundo real (Bryan, 2021). El uso de Plane Maker durante el diseño de las aeronaves garantiza el conocimiento de sus parámetros físicos, como el tipo de motor de la aeronave, dimensiones, tipo de hélice, propulsión, relación de motores, entre otros .…”

Section: Plane Makerunclassified

“…El presente trabajo muestra áreas de oportunidad interesantes, entre las que resaltan el diseño y validación de nuevos esquemas de control, así como la integración y desarrollo de aeronaves en el software X-Plane para abordar el análisis de vuelo en los vehículos aéreos de interés. También, abre la puerta a explorar el diseño de esquemas de control para diferentes tipos de VANTs, como lo son los híbridos; en este sentido, X-Plane permite construir diseños propios de aeronaves, e incluso, modificar modelos comerciales como el Bell Boeing V-22 Osprey (tal como se reporta en Cerezo-Pacheco et al (2021)). Actualmente, este grupo de trabajo se encuentra desarrollando esquemas de control para VANTs tipo SUAVI, el cual puede ser diseñado en X-Plane y con ello validar los esquemas propuestos para vuelos que involucran la transición de un modo ala fija a uno de ala rotatoria (y viceversa).…”

Section: Conclusionesunclassified

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Integración de X-Plane como hardware-in-the-loop para la validación de esquemas de control en VANTs tipo quadrotor

Álvarez-Ortiz,

Sánchez-Meza,

Lozano-Hernández

et al. 2023

ICBI

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La dinámica altamente no lineal y las propiedades de vuelo de los vehículos aéreos no tripulados (VANT) tipo quadrotor continúan despertando el interés de investigadores de diversas áreas. En particular, en el área de control automático se trabaja en el desarrollo de nuevos esquemas de control, de los cuales, muchos no llegan a la etapa de implementación. En ese sentido, el Hardware-In-the-Loop (HIL) resulta atractivo para el desarrollo y comprobación de sistemas de control. Por lo anterior, en este trabajo se muestra el uso MATLAB/Simulink y X-Plane como herramientas de co-simulación para analizar el comportamiento y control de un quadrotor. Se utiliza un control prealimentado tipo PID para realizar maniobras de vuelo en estado estacionario ante la presencia de diferentes velocidades de viento. Los datos de retroalimentación del esquema de control se obtienen de X-Plane a través de la comunicación basada en el Protocolo de Datagramas de Usuario (por sus siglas en inglés, UDP), estos son enviados a Simulink para su uso en el cálculo de las acciones de control, posteriormente, las acciones de control pasan por una matriz de transformación que convierte dichas acciones en velocidades angulares de los rotores (información enviada a X-Plane). Por último, se reportan los resultados del esquema control ante diferentes velocidades de viento, siendo 50 Nudos (kt) la máxima velocidad que puede compensar el controlador propuesto.

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“…In addition, the disturbance analyzed usually occurs in hybrid UAVs, e.g., the tiltrotor-type aircraft, where its inertia tensor and dynamic parameters change depending on the inclination of the nacelle (Cerezo-Pacheco et al, 2021). Adjusting the tilt angle of the rotor causes significant changes in the aircraft's structural and mechanical properties, directly affecting its stability.…”

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confidence: 99%

Robust flat filtering control of a two degrees of freedom helicopter subject to tail rotor disturbances

Sánchez-Meza,

Lozano-Hernández,

Gutiérrez-Frías

et al. 2023

International Journal of Applied Mathematics and Computer Scien

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This article deals with modelling and a flatness-based robust trajectory tracking scheme for a two degrees of freedom helicopter, which is subject to four types of tail rotor disturbances to validate the control scheme robustness. A mathematical model of the system, its differential flatness and a differential parametrization are obtained. The flat filtering control is designed for the system control with a partially known model, assuming the non-modelled dynamics and the external disturbances (specially the tail rotor ones) to be rejected by means of an extended state model (ultra-local model). Numerical and experimental assessments are carried out on a characterized prototype whose yaw angle (ψ), given by the z axis, is in free form, while the pitch angle (θ), which results from rotation about the y axis, is mechanically restricted. The proposed controller performance is tested through a set of experiments in trajectory tracking tasks with different disturbances in the tail rotor, showing robust behaviour for the different disturbances. Besides, a comparison study against a widely used controller of LQR type is carried out, in which the proposed controller achieves better results, as illustrated by a performance index.

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Integration of X-Plane and Matlab for modeling and simulation of a tiltrotor UAV

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Data Collection in Areas without Infrastructure Using LoRa Technology and a Quadrotor

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Integración de X-Plane como hardware-in-the-loop para la validación de esquemas de control en VANTs tipo quadrotor

Robust flat filtering control of a two degrees of freedom helicopter subject to tail rotor disturbances

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