Identificação de Sistema Baseada em Dados e Controle Preditivo de Modelo de um Multirotor com uma Carga Suspensa Desconhecida

O transporte de uma carga suspensa com um multirotor tem muitas aplicações. O conhecimento da dinâmica da carga é necessário para ajustar o controle do sistema e amortecer as oscilações da carga. Muitas vezes, a dinâmica da carga é desconhecida e não pode ser representada com um modelo a priori antes de um voo. Este artigo propõe uma arquitetura de Controle Preditivo de Modelo (MPC) que controla um multirotor transportando uma carga suspensa desconhecida usando um modelo de planta proveniente de técnicas de identificação de sistemas baseadas em dados. A Decomposição de Modos Dinâmicos com Controle (DMDc) e a Alternativa Hankel da Visão de Koopman com Controle (HAVOKc) são as técnicas de regressão usadas para identificar modelos de sistemas sem depender de suposições de modelagem e utilizando apenas medições de séries temporais. A Alternativa Hankel Padrão da Visão de Koopman (HAVOK) é ligeiramente adaptada neste trabalho para uso em sistemas controlados. Essas duas técnicas são combinadas na arquitetura MPC e comparadas a um sistema convencional Proporcional Integral Derivativo (PID) para controlar um multirotor com uma carga suspensa desconhecida dentro de simulação. Os resultados mostram que ambos os sistemas MPC superam o sistema convencional e alcançam controle de velocidade enquanto simultaneamente amortecem o ângulo de balanço da carga. Os sistemas propostos também mostram boa adaptabilidade com diferentes parâmetros de carga. Ambos os métodos de identificação de sistemas funcionam bem na presença de ruído de medição.