Control de sincronía para motores a combustión en UAV bimotor

Abstract

El presente informe de Memoria de título presenta el desarrollo metódico que se ha seguido para implementar un sistema de control que permita la sincronización entre los motores de combustión interna que impulsan a un UAV bimotor. Además de lograr la sincronización, el controlador es capaz de obtener diferencias de velocidad entre ambos motores con el objetivo de prestar apoyo al vuelo del avión bajo ciertas situaciones de falla. El desarrollo de este proyecto implicó en sus primeras etapas un análisis teórico del avión, de la teoría aeronáutica y de su sistema de control de vuelo, además de una mirada a la construcción de los UAV. Luego de realizado el análisis teórico se diseñaron las estrategias control de los motores, para lo cual se debió obtener de forma experimental el modelo dinámico de un motor a combustión. Con tales datos se diseño un lazo de control que, antes de implementarlo, fue simulado bajo ambiente Matlab. La implementación del controlador fue realizada en dos plataformas de laboratorio distintas; una basada en una FPGA como dispositivo para la programación del controlador y la otra basada en un dsPIC (microcontrolador). Gran parte del desarrollo de este proyecto involucró la implementación del sistema de control; se debieron resolver problemas como el diseño de un sistema de sensado de RPM para motores de combustión en el UAV, fabricación de una plataforma de laboratorio y programación de la FPGA y el dsPIC. Los resultados obtenidos con las dos plataformas de prueba son satisfactorios; se evidencia que la implementación de controladores tipo Proporcional-Integral, tanto en la FPGA como en el dsPIC, entregan resultados esperados de estabilidad y tiempos de respuesta para el lazo de control diseñado. Para ambos casos el error en S.S. no supera los 60 [rpm] y el tiempo de respuesta es del orden de 2 [s], valores aceptables para un sistema de motores a combustión, que basa su accionamiento en sistemas mecánicos y que tiene motores con rango de velocidad entre 2000 [rpm] y 12000 [rpm].