Desarrollo de una unidad inercial para la estimación del ángulo de rolido de una aeronave.

Abstract

A lo largo de este trabajo se estudian dos métodos para determinar el ángulo de rolido de un cuerpo que se encontrará en vuelo de planeo durante aproximadamente cinco minutos. Los métodos son: (i) filtros complementarios, (ii) filtro extendido de Kalman. El movimiento angular que se determinará está dado por dos sensores independientes a saber: (a) acelerómetro de dos ejes ortogonales y (b) girómetro. Se propuso, entonces la construcción de un péndulo que funcionará como plataforma de simulaciones y pruebas durante la primera etapa del desarrollo del proyecto. Las señales de los sensores, ya montados sobre la plataforma, fueron adquiridas y almacenadas para su posterior análisis y procesamiento utilizando la placa PCI - 6023 - E de National Instruments. El desarrollo de los programas de reconstrucción de señales, acondicionamiento, calibración y filtrado se realizó en el entorno de programación por bloques de LabVIEW. Los resultados obtenidos por cada uno de los métodos estudiados fueron analizados y comparados hasta lograr el óptimo comportamiento para cada uno. Luego se procedió a optimizar los algoritmos resultantes de la etapa anterior, para poder así implementarlos en un mismo microcontrolador PIC 18F452 de Microchip. Pudiendo lograr el funcionamiento de los dos métodos en una misma pastilla, se midió el costo computacional de cada uno y además, evaluar la respuesta de cada proceso de cálculo en tiempo real. Por último se integraron todos los componentes necesarios para el funcionamiento de la plataforma inercial de un grado de libertad lograda, para obtener así una placa de diseño compacto que permite ser empleada por cualquier usuario. Los resultados obtenidos son contrastados con mediciones tomadas de un potenciómetro lineal de bajo rozamiento que se encuentra asociado al eje del péndulo de pruebas. Como extensión del trabajo propuesto, se decidió evaluar los procesos anteriores en la situación que la plataforma pueda moverse libremente. De este modo se perturbó al sistema según sus condiciones futuras de operación. Los resultados para este caso son contrastados con las estimaciones de la plataforma de mediciones inerciales de tres grados de libertad, MTi-28 A53 G35 de XSENS.