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Metodologia de projeto de realimentação de saída com estrutura fixa para aeronave considerando incertezas estruturadas

Daniel Siqueira 03 December 2013 (has links)
Este trabalho propõe um método de projeto para controladores com realimentação de saída de estrutura fixa, considerando como especificações do projeto o desempenho da malha fechada, escrito através de funções de ponderação de malha fechada no domínio da frequência, além de robustez a incertezas estruturadas e não estruturadas. A contribuição é um método de projeto simples e direto para encontrar as leis de controle com estrutura predefinida que estejam em conformidade com as especificações, utilizando otimização do valor singular estruturado. O método é aplicado a um problema típico da indústria aeronáutica, o projeto de leis de controle de voo longitudinal. Neste trabalho, critérios de robustez e qualidade de voo são incluídos no processo desde a formulação do projeto, segundo a teoria de controle robusto. Os resultados desta aplicação são avaliados utilizando técnicas de controle robusto, além de critérios clássicos de qualidade de voo. Os resultados mostram que a lei de controle obtida incluindo as incertezas no projeto, pode proporcionar melhor robustez de desempenho que o projeto realizado para a planta nominal apenas. O método proposto permite também projeto e análise de leis de controle considerando o escalonamento de ganhos.
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Controle de inversão dinâmica aplicado em sistema de piloto automático tolerante a falhas

Felipe Marcenes Kamei 26 September 2011 (has links)
Neste trabalho são abordados os conceitos do controlador de inversão dinâmica, desde sua fundamentação teórica, até o desenvolvimento de um projeto utilizando seus princípios, aplicado à aeronave comercial A300. Foram realizadas simulações computacionais para analisar a qualidade dos controladores obtidos, assim como o comportamento da aeronave em diversas condições de voo, incluindo em atmosfera adversa e sob condição de falha. Por fim, foi realizada a análise dos resultados obtidos e feita uma conclusão sobre as características do controlador de inversão dinâmica.
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A contribution to aeroelasticity using lyapunov's theory

Douglas Domingues Bueno 18 June 2014 (has links)
The main idea of this work is to apply the general theory of stability introduced by Lyapunov and to use linear matrix inequalities (LMIs) to study different issues in aeroservoelasticity. Many approaches have been developed on the control theory field involving LMIs, however, there is a limited number of works in the literature focused on aeroelasticity. That preliminary motivation allowed the development of different approaches on this topic. Three benchmark systems were used to evaluate and demonstrate these approaches. The first one is the three degree of freedom airfoil section and the second one is the AGARD 445.6 wing. The third benchmark system is the two degree of freedom pitch and plunge apparatus. The aerodynamic forces were computed using the Theodorsen';s theory and the Doublet Lattice method. Four different issues involving stability and control are discussed. The first one is the inclusion of structural uncertainties on the stability analysis. The second topic introduces the concept of continuous analysis and allows the study of stability of time-variant aeroelastic systems. The third issue comprises the design of controllers to suppress limit cycle oscillations in aeroelastic systems including discrete nonlinearities based on the Fuzzy Takagi-Sugeno modeling and, finally, the last topic proposes the use of Grammian matrices to determine the linear stability specially when a large number of cases of analysis are considered in the flight envelope. The introduced ideas are very promising for aeroservoelastic analysis using LMIs.
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Planejamento de trajetórias e controle de voo em missões de busca e vigilância de um veículo aéreo não tripulado

Frederico, Leonardo de Avellar January 2015 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Luiz de Siqueira Martins Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2015. / Esse estudo trata do problema da exploração de áreas com o propósito de vigilância e de busca, utilizando um veículo aéreo não tripulado baseado na tecnologia dos quadricópteros. Os quadricópteros são aeronaves que podem realizar decolagens e pousos verticais, e pairagens. A agilidade de movimentação provê muita flexibilidade operacional a esses veículos, tornando-os uma ótima opção para aplicações em missões de busca e vigilância. Nessas missões, as características de voo mais desejáveis são a imprevisibilidade da trajetória de movimento (do ponto de vista de eventuais intrusos) e a varredura rápida da área de interesse. Em muitos casos, não há disponibilidade de um mapa do terreno, o que torna o planejamento de trajetória para a varredura completa uma tarefa difícil. Nesse caso, um movimento previamente não planejado, no sentido estrito do termo, pode ser uma solução atraente para o problema. A busca aleatória por trajetórias, e aquelas baseadas em caos (um comportamento de alguns sistemas dinâmicos não lineares), têm sido estudadas em aplicações desta natureza. Em nosso estudo, priorizamos a análise de geração de trajetórias com base em movimentos aleatórios muito particulares, denominados na literatura de voos de Lévy. O voo de Lévy é um movimento aleatório (random walk) baseado na função densidade de probabilidade de Lévy, proposta pelo matemático francês Paul Pierre Lévy, cujo padrão de trajetórias é caracterizado por seguidos passos de comprimentos curtos intercalados por um passo de comprimento longo. Além das trajetórias a serem realizadas pelo quadricóptero, esse trabalho compreende o estudo da modelagem da dinâmica de voo e de uma proposta de controle do veículo para alcançar os objetivos das missões. Os controles desenvolvidos, backstepping e sliding mode, são implantados em modelo de simulação, onde são testados juntamente com o gerador de trajetórias de referência baseado no voo de Lévy. Um procedimento para cálculo dos ganhos dos controles é proposto, baseado nos requisitos do voo de Lévy e restrições dinâmicas de um quadrirrotor. Resultados de simulação mostram que os controles proposto são capazes de relaizar o voo de Lévy dentro das restrições dinâmicas e operacioanis do veículo. / This study addresses the problem of exploration of areas for the purpose of surveillance and searching using an unmanned aerial vehicle (quadrotor). Quadrotors are aircraft that can perform vertical take-off and landing, and hovering. Their moving agility provides them operational flexibility, making them a great choice for applications in searching and surveillance missions. In such operations, the most desirable flight characteristics are unpredictable movement path (from the point of view of possible intruders) and fast scan of the area of interest. In many cases, there is no availability of a map of the terrain, which makes the path planning for complete scanning a difficult task. In this case, an unplanned movement, in the strict sense, can be an attractive solution to the problem. Random trajectories, and those based on chaos, a behavior of some nonlinear dynamical systems, have been studied in applications of this nature. In our study, we prioritize the generation of trajectories based on very specific random movements, known in the literature as Lévy flights. The Lévy flight is a random motion (random walk) based on the probability density function of Lévy, proposed by the French mathematician Paul Pierre Lévy, whose default paths are characterized by repeated steps of short lengths interspersed with a step of long length. In addition to the trajectories to be performed by quadropter, this work concerns the study of the flight dynamics modeling and a proposal of vehicle control to achieve the mission objectives. The developed controls, backstepping and sliding mode, are implemented in simulation model, where they are tested together with Lévy flight reference path generator. A procedure to determine the control gain in order to satisfy the Lévy flight requeriments ans quadrotor constraints is proposed. Simulation results show that these controls are suitable for the execution of the Lévy flight respecting the operational and dynamic constraints of the vehicle
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Design e validação formal de sistemas de controle de voo fly-by-wire

JESUS JUNIOR, Joabe Bezerra de 31 January 2009 (has links)
Made available in DSpace on 2014-06-12T15:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2770_1.pdf: 3435334 bytes, checksum: c4ebc011cd6476e268421539acd59c8c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Associação para Promoção da Excelência do Software Brasileiro / O gerenciamento e o projeto de sistemas de engenharia complexos é um desafio interessante. A engenharia de sistemas é um campo interdisciplinar da engenharia focado na melhoria da qualidade de projetos de sistemas. Ela encoraja o uso de métodos e ferramentas como simulação, otimização, análise de confiabilidade e análise estatística para aumentar o conhecimento do sistema, frequentemente representado como um conjunto de modelos. Uma enorme variedade de sistemas dinâmicos precisa ser controlada e pode ser modelada usando os princípios da Teoria de Controle, a base da disciplina de engenharia de controle. Em particular, a engenharia de controle objetiva criar leis de controle para o sistema, que são modeladas usando diagramas de bloco (também chamados de diagramas de leis de controle) e validadas/verificadas usando simulação. Entretanto, a maior parte das validações de leis de controle realizadas na indústria é feita usando ferramentas de simulação como o Simulink, e simulações não cobrem todos os comportamentos do modelo. Além disso, não é fácil modelar uma arquitetura complexa na qual redundância e monitoramento são comumente usados para se obter segurança. Neste trabalho, nós apresentamos três principais contribuições: (1) um conjunto de regras de tradução de modelos Simulink para a algebra de processos CSP (Communicating Sequential Processes), incluindo uma infraestrutura para suportar vários blocos discretos de Simulink; (2) uma estratégia para validar a integração de uma proposta de arquitetura com as leis de controle; e (3) a validação de um sistema de controle de voo dos profundores de um avião produzido pela Embraer. Os resultados mostram que a estratégia pode ser aplicada a modelos complexos através do uso das técnicas formais de abstração de dados e verificação de modelos. Ademais, a estratégia proposta aprimora o processo de desenvolvimento padrão (modelo V) seguido pela indústria por encontrar potenciais defeitos em fases de especificação do projeto, reduzindo tempo de desenvolvimento e custos
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Aplicação da técnica de inversão dinâmica para projetos de sistemas de controle de vôo.

Carlos Lubas 28 March 2008 (has links)
O presente trabalho tem por objetivo apresentar e utilizar a técnica de inversão dinâmica ao modelo não-linear de uma aeronave. As equações do movimento são deduzidas e apresentadas brevemente. O modelo não linear da aeronave F-16 é desenvolvido e simulado. O conceito de inversão dinâmica é apresentado e considerações sobre suas aplicações são feitas. Selecionam-se algumas dinâmicas desejadas e aplica-se a técnica de inversão dinâmica ao modelo da aeronave, a fim de verificar o comportamento do sistema. Considerações sobre robustez e qualidade de vôo são realizadas.
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Inversão dinâmica aplicada ao controle de vôo tridimensional de aeronaves comerciais

Bruno Ribeiro Givisiéz da Silva 25 June 2009 (has links)
O presente trabalho tem por objetivo desenvolver um controlador não-linear baseado na técnica de inversão dinâmica para aplicação de controle de trajetória e velocidade de uma aeronave comercial. O estudo compreenderá o desenvolvimento de um modelo tridimensional da aeronave Airbus A300, uma breve apresentação da teoria da inversão dinâmica e sua aplicação detalhada ao modelo dinâmico desenvolvido. Em seguida, serão apresentados os resultados de simulações do sistema controlado sob diversas condições de vôo para fins de avaliação da eficiência do controlador.
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Controle longitudinal de uma aeronave flexível utilizando H? com realimentação estática de saída

Hugo Rocha Barros Vieira de Oliveira 31 July 2009 (has links)
No estudo da mecânica e controle de voo, uma aeronave é dita flexível quando as frequências naturais dos primeiros modos de vibração estrutural se encontram próximas da frequência natural do modo de período curto. Tal característica, evidenciada em aeronaves excepcionalmente longas e leves como o bombardeiro B1 Lancer, pode levar a um detrimento significativo da qualidade de voo. Neste trabalho o modelo da aeronave B1 é utilizado para a aplicação da técnica de controle H? por realimentação estática de saída. O controlador é um rastreador de ângulo de arfagem com amortecimento das vibrações estruturais. O projeto resultante é aplicado a modelos que incorporam incertezas paramétricas e não paramétricas para os quais se demonstra bom desempenho e robustez.
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Aplicabilidade de critérios de qualidade de pilotagem para operações de resgate e aeromédicas na aviação de segurança pública brasileira

Jackson Lauffer Lima 24 July 2012 (has links)
Com a crescente necessidade de eficiência e segurança na realização de operações aéreas de segurança pública, verifica-se a possibilidade de utilização de conceitos de Qualidades de Pilotagem ou Handling Qualities, que são as qualidades ou características de voo e operacionalidade de uma aeronave que regem a facilidade e precisão com que um piloto é capaz de realizar as tarefas necessárias à determinadas missões. A avaliação dessas qualidades com sustentação na segurança operacional está fundamentada em uma estrutura quadripartite, composta dos seguintes integrantes: a missão e as tarefas de pilotagem associadas; o ambiente operacional onde ocorre a missão; a configuração do veículo, sua dinâmica e o envelope de voo; e o piloto e a interface piloto-veículo. A concretização deste processo no escopo militar dos Estados Unidos da América é a Aeronautical Design Standard nr 33-ADS-33, que na década de 70 revolucionou a forma como a comunidade aeronáutica pensava sobre qualidades de pilotagem. Constatando-se a similaridade com o contexto operacional da aviação de segurança pública, o trabalho propõe o emprego da metodologia da ADS-33 como fator de incremento da segurança operacional e otimização de especificação de equipamentos na aviação de segurança pública brasileira, em especial quanto às operações de resgate e aeromédicas.
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Modelagem, simulação e controle não linear de aviões muito flexíveis

Marcelo Santiago de Sousa 25 March 2013 (has links)
Esta tese trata da modelagem, simulação e controle de voo de aviões muito flexíveis. A metodologia de modelagem usada foi NFNS (Non Linear Flight Dynamics - Non Linear Structural Dynamics). A metodologia NFNS foi usada para implementar o modelo de um avião, que havia sido previamente implementado com a metodologia NFLS (Non Linear Flight Dynamics - Linear Structural Dynamics). Foi realizada uma comparação entre as metodologias NFLS e NFNS com base em resultados de simulações feitas, e com base nas próprias considerações tecidas durante a modelagem. Foram notadas diferenças entre as duas metodologias, particularmente com relação a modelagem aerodinâmica. As causas encontradas para estas diferenças indicam algumas melhorias necessárias na formulação aerodinâmica na metodologia NFNS. Os efeitos de uma grande flexibilidade estrutural na dinâmica de vôo foram verificados, analisados, e explicações físicas para estes efeitos são propostas. Por fim, leis de controle não linear com a técnica do regulador integrativo universal são implementadas. Os resultados obtidos demonstram a eficácia e robustez das leis de controle projetadas.

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