Propuesta de control coordinado para vehículos autónomos de superficie para la monitorización de recursos hídricos

Abstract

Este artículo resume los principales avances y trabajos en desarrollo de una tesis doctoral dedicada al diseño y evaluación de algoritmos de control distribuido y coordinado para vehículos autónomos de superficie. El contenido incluye una revisión sistemática del estado del arte, una descripción detallada de la plataforma experimental Yellowfish, utilizada para programar y validar los algoritmos, y la primera aproximación experimental, que valió una ley de guiado basada en Línea de Visión, combinada con un observador de estado no lineal y un controlador PID. Entre las mejoras propuestas se encuentra la implementación de un observador extendido con restricciones por conjuntos y una ley de control basada en backstepping, diseñada para incrementar la robustez del sistema frente a perturbaciones e incertidumbres. Asimismo, se desarrolla un controlador predictivo de alto nivel para coordinar múltiples vehículos en tareas colaborativas, como la navegación paralela. Este artículo subraya los avances alcanzados, identifica brechas en el estado actual del conocimiento y propone soluciones para mejorar el control y la eficiencia operativa de flotas autónomas.

This article summarizes the key advancements and ongoing work of a doctoral thesis focused on the design and evaluation ofdistributed and coordinated control algorithms for autonomous surface vehicles. The content includes a systematic review of thestate of the art, a detailed description of the experimental platform Yellowfish—used for programming and validating the algo-rithms—and the first experimental approach, which validated a line-of-sight-based guidance law, combined with a nonlinear stateobserver and a PID controller. Proposed improvements include the implementation of an extended observer with set-based cons-traints and a backstepping-based control law designed to enhance the system’s robustness against disturbances and uncertainties.Additionally, a high-level predictive controller is developed to coordinate multiple vehicles in collaborative tasks such as parallelnavigation. This article highlights the progress achieved, identifies gaps in the current state of knowledge, and proposes solutionsto improve the control and operational efficiency of autonomous fleets.