Global stabilization of the PVTOL aircraft with lateral coupling and bounded inputs.

Abstract

"Esta tesis se enfoca en la estabilización global de un avión planar de despegue y aterrizaje verticales (PVTOL, por sus siglas en inglés). Este sistema tiene una dinámica compleja que hace difícil el diseño de controladores orientados a resolver el problema de estabilización global. Esto se debe principalmente a su naturaleza subactuada. Adicionalmente, otras limitaciones son consideradas en este estudio: el carácter positivo (unidireccional) de la propulsión y la naturaleza acotada de las entradas. Un primer enfoque que resuelve el problema de estabilización global, tomando en cuenta las restricciones mencionadas, fue propuesto por A. Zavala-Río, I. Fantoni y R. Lozano en 2003; no obstante el parámetro de acoplamiento lateral " fue despreciado debido al pequeño valor que usualmente tiene en la práctica, simplificando así la dinámica del sistema. Sin embargo los resultados obtenidos en simulación para corroborar la eciencia del esquema propuesto, muestran que el objetivo de control es logrado aún tomando valores positivos de E. Por otro lado, algunos trabajos recientes han propuesto soluciones al problema de estabilización global considerando la dinámica completa del sistema, pero dependen del valor exacto de E". Así pues, en esta tesis se demuestra analíticamente que el esquema de control inicialmente propuesto por A. Zavala-Río, I. Fantoni y R. Lozano en 2003 bajo las restricciones de entrada arriba mencionadas, considerando E = 0, logra el objetivo de estabilización global aún cuando E > 0, para valores suficientemente pequeños de E pero sin la necesidad de conocer su valor exacto."

"This thesis focuses on the global stabilization of the Planar Vertical Take-O and Landing (PVTOL) aircraft. Such a system has a complex dynamics that renders di cult the design of controllers oriented to solve the global stabilization problem. This is mainly due to its under-actuated nature. In addition, other limitations are considered in this study: the positive (unidirectional) character of the thrust and the bounded nature of the inputs. A rst approach that solves the global stabilization problem, taking the mentioned restrictions into account, was proposed by A. Zavala-R o, I. Fantoni, and R. Lozano in 2003; however the lateral coupling parameter was neglected due to the small value that it usually has in practice, simplifying the system dynamics. Nevertheless the simulation results that were performed to corroborate the e ciency of the proposed scheme, show that the control objective is achieved even taking positive values of. On the other hand, recent works have proposed solutions to the global stabilization problem considering the whole system dynamics, but they depend on the exact knowledge of E. Thus, in this thesis, it is analytically proved that the control scheme initially proposed by A. Zavala-R o, I. Fantoni, and R. Lozano in 2003 under the above mentioned input restrictions, considering E = 0, achieves the global stabilization objective even when E > 0 , provided that is E small enough but without the need to know its exact value."