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Rescate y exploración con una formación de multi-agentes.

Resumen en español

El uso de drones es una disciplina en auge, con aplicaciones prometedoras para apoyo en decenas de campos del conocimiento, como en el rescate y la exploración. Las facilidades económicas y logísticas para conseguir de estos aparatos hacen que esta tecnología se masifique a unos pasos agigantados. Si al robot volador se le adosa un teléfono inteligente, se obtiene una plataforma con potencia computacional alta y rápida, así como una integración de sensores para interactuar con el ambiente. Para este proyecto se desarrollaron e implementaron estrategias de control y estimación de estados que se ejecutan en un teléfono inteligente con el fin de controlar las dinámicas de vuelo de un cuadricóptero. Se obtuvo el modelo dinámico de un cuadricóptero por medio de las aproximaciones de Newton-Euler y Euler-Lagrange. Los componentes del cuadricóptero se detallaron y sus parámetros específicos se identificaron de manera experimental. Se diseñaron dos estrategias de control óptimo a partir del modelo linealizado del cuadricóptero, las cuales son el regulador cuadrático lineal con realimentación integral (LQI) y el controlador H∞. Además, se diseñó un filtro de Kalman para estimar los estados no medibles del sistema. Con simulaciones se validaron estos controladores y se implementaron en Android. Los algoritmos de control, sensado y estimación de estados se ejecutan en el teléfono inteligente a bordo del cuadricóptero. Adicionalmente, se implementó una aplicación de escritorio para la gestión, supervisión y configuración del cuadricóptero. El cuadricóptero se probó bajo diferentes modos de vuelo. En modo estabilizante, sus tiempos de establecimiento y sobrepasos son inferiores a 1,31 s y 17,39 %, respectivamente. Por otro lado, tiempos de establecimiento y sobrepasos menores que 5,21 s y 8,71 % respectivamente, se logran en el modo de retención de altitud. Finalmente, en el modo dependiente del sistema global de navegación satelital (GNSS), el error medio de posición es menor que 0,234 m. Los resultados sugieren que el controlador H∞ tiene un mejor desempeño que el controlador LQI para el prototipo desarrollado del cuadricóptero basado en teléfono inteligente. La separación entre drones se mide por medio de un sensor láser de rango, evitando las colisiones. Los drones volaron de forma controlada. Se desarrolló una plataforma para experimentación en control, procesamiento de señales, sensórica, entre otras disciplinas.