Este trabalho apresenta o projeto de um sistema de controle baseado no método do modelo de referência que pode ser usado em aeronaves de estabilidade variável. Sistemas de controle deste tipo são um dos pré-requisitos para se fazer simulações em vôo. Foram projetados um controlador a malha aberta baseado no método de Erzberger e um controlador a malha fechada baseado no método de Wu. Com relação ao método de Wu foram propostas duas modificações descritas na tese. É verificado que a lei de controle a malha aberta faz a maior parte da ação de controle, enquanto a lei de controle a malha fechada é usada para compensar efeitos de incertezas na dinâmica da aeronave hospedeira e de distúrbios externos. A metodologia de projeto de leis de controle utilizada em que há a atuação conjunta de leis de controle em malha aberta e de leis de controle em malha fechada gerou resultados satisfatórios no rastreamento da resposta de um modelo de referência e é considerada eficiente para o projeto de leis de controle de aeronaves de estabilidade variável.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma nova arquitetura e baseada nela, projetar um circuito que funcione como bloco de saída de um controlador baseado na lógica difusa. A nova arquitetura proposta realiza a defuzificação baseada no método defuzificação por altura, sendo composta por circuitos escalonadores, circuitos somadores e circuito multiplicador-divisor, desenvolvidos para operarem no modo corrente. Os mesmos serão implementados, através de hardware analógico, na tecnologia CMOS 0,35mm C35 da AMS - Austria Mikro Systems International AG com tensão de alimentação de 3,3V. Estes circuitos foram, na sua grande maioria, desenvolvidos com base no princípio translinear aplicado a dispositivos CMOS. Como características principais, o dispositivo projetado com base na arquitetura proposta apresentou, através de simulação, baixo consumo de potência, erro dentro da faixa de especificação inicial e, com seu uso, a obtenção de um controlador difuso completo, quando atuou junto com os demais blocos já existentes. Nesta tese são apresentados os resultados de simulação dos blocos constituintes do defuzificador, bem como do sistema completo. A simulação foi realizada no software SPICE. O layout do circuito proposto foi desenvolvido no software Mentor Graphics.

Por sua relevância prática, por exemplo no controle de atitude com atuadores on-off, a dinâmica de sistemas chaveados tem recebido atenção crescente. Um dos aspectos ainda pouco investigado é o impacto de restrições temporais de chaveamento e outros fenômenos não-lineares sobre a dinâmica destes sistemas. Os estudos desenvolvidos, até o momento, têm-se baseado em análise teórica e simulação. O presente trabalho ocupa-se com o desenvolvimento de um sistema de laboratório para viabilizar investigações experimentais com sistemas chaveados. O sistema desenvolvido possui dinâmica semelhante à do estágio superior de um veículo lançador de satélites. Este sistema é controlado via software e consiste em uma plataforma girante, um sensor de atitude e atuadores. O software permite implementação de diferentes não-linearidades, por exemplo diferentes restrições de chaveamento, podendo assim ser implementadas uma série de características relevantes no estudo de sistemas chaveados. A função descritiva foi a principal ferramenta utilizada para representar as não-linearidades durante a análise do sistema de controle e na identificação do modelo do protótipo. Uma técnica de projeto de controladores robustos foi avaliada experimentalmente e tais controladores tiveram desempenho melhor do que os controladores tradicionais. A utilidade do protótipo no estudo de movimentos complexos, tais como movimentos persistentes não periódicos, é enfatizada.

O presente trabalho se propôs analisar por meio de simulação "fast time", diversos cenários na Área de Controle Terminal Recife, TMA-RF. A ferramenta computacional utilizada para tal foi o software RAMS PLUS, desenvolvido especialmente para avaliar a capacidade do espaço aéreo no EUROCONTROL e, adicionalmente, para mensurar a carga de trabalho dos controladores de tráfego aéreo. O escopo de análise inicialmente se direcionou para a modelagem dos cenários atualmente existentes na TMA-RF, e na seqüência foi proposta e avaliada a construção de novos cenários com procedimentos baseados em navegação por meio de Satélites, GNSS. Quatro cenários distintos foram criados e nestes foram verificadas alternativas que possibilitassem aumentar a capacidade do espaço aéreo. A principal contribuição deste trabalho diz respeito à proposição e utilização da ferramenta de simulação RAMS para avaliação operacional do espaço aéreo nos aeroportos e aplicação ao caso prático brasileiro. As análises dos resultados e conclusões finais tiveram como base aspectos relacionadas aos atrasos das aeronaves, custo de combustível, segurança de vôo e carga de trabalho dos controladores de tráfego aéreo na TMA-RF.

Propõe-se no presente trabalho analisar, por meio de simulação, a carga de trabalho dos controladores de tráfego aéreo do Controle de Aproximação de Brasília (APP-BR) em seis diferentes cenários de sua área. Para tanto, utiliza-se o software RAMS Plus, ferramenta computacional especialmente desenvolvida para operações em espaço aéreo e lado aéreo dos aeroportos. O escopo da análise foi montado para as operações no espaço aéreo que apresentam origem ou destino no Aeroporto Internacional de Brasília (Juscelino Kubitscheck). Os quatros primeiros cenários abordados, chamados de iniciais, apresentam configurações de trajetórias de vôo distintas realizadas em dois tipos de setorização (Norte/Sul e Leste/Oeste), cada um deles com dois setores. Após a análise dos cenários iniciais, foi criada uma nova situação com o intuito de avaliar a carga de trabalho dos Controladores num momento futuro onde deverá haver maior demanda do Tráfego Aéreo. No cenário proposto, o tráfego foi acrescido em 30% (trinta por cento) em relação aos primeiros. Assim, incrementou-se um terceiro setor, não utilizado nas primeiras situações, buscando verificar a eficácia da divisão do controle do espaço aéreo na redução da carga de trabalho ora estudada.

Vários incidentes e acidentes com aeronaves são causados por falhas nos sistemas hidráulicos gerando perda das superfícies de controle, a maioria deles resultam em queda das aeronaves. O controlador de vôo por empuxo (CVE) pode ser utilizado nestas situações de emergência possibilitando um pouso seguro. Neste trabalho são desenvolvidos controladores longitudinais que utilizam só a tração do motor para pousar a aeronave, simulando-se perda total das superfícies de controle. A abordagem do CGT (command generator tracker) ée utilizada no auxílio da obtenção dos ganhos ótimos dos controladores através da técnica linear quadrática. Várias simulações foram feitas utilizando o RJ-145, produzido pela EMBRAER. Levou-se em conta variações na posição do c.g e flap bem como avaliou-se a robustez dos controladores projetados quanto à posição de travamento do profundor e turbulência durante o pouso. Os resultados destes estudos para o RJ-145 são apresentados aqui.

Este trabalho trata aspectos referentes à modelagem, simulação e controle de turbinas a gás. O procedimento para modelagem é discutido em partes, logo, são considerados seis componentes a serem tratados individualmente: compressor, câmara de combustão, turbina, eixo, bocais de admissão e de exaustão. Utilizando os modelos destes componentes e agrupando-os de maneira adequada, demonstra-se que é possível descrever alguns tipos de turbinas a gás. Neste trabalho dá-se foco aos modelos dos motores dos tipos turboeixo e turbojato. Os modelos destes dois motores retratam os principais aspectos do comportamento transitório necessários ao projeto de um sistema de controle. Os códigos foram implementados no ambiente Simulink/MATLAB. Utilizando esta ferramenta foi possível simular diversas situações. Com base neste ambiente de simulação, são apresentadas análises do comportamento transitório dos motores ao serem submetidos a sinais de excitação e perturbação. O modelo obtido permite o projeto de um sistema de controle, sendo o controlador do tipo PID. A sintonia dos parâmetros do controlador é realizada através do método de otimização Nelder-Mead. Novas simulações foram realizadas no intuito de mostrar a capacidade regulatória e a estabilidade do controlador sintonizado. Os resultados obtidos e as análises realizadas permitiram validar as metodologias de modelagem e de sintonia.

Este trabalho possui como objetivo primário a obtenção de um controlador robusto para uma arremetida baseado em controle robusto H"infinito". Um modelo matemático de corpo rígido para o movimento longitudinal foi desenvolvido e expresso no eixo aerodinâmico e no eixo do corpo, os quais mostraram sutis diferenças para o valor singular. Adicionalmente, os projetos foram desenvolvidos com crescente grau de complexidade ao longo do trabalho com o intuito de verificar a influência de cada parâmetro classicamente citado na literatura para um projeto de controle robusto H"infinito". Modelagens para incertezas da planta, estas enumeradas ao longo do texto, funções de performance, funções de perturbação, dinâmicas de profundor e motor, além de penalidades para atuação dos controles são abordados ao longo da dissertação. Como base para a comparação entre os controladores obtidos em cada projeto realizado, respostas no domínio da frequência e simulações em modelo não linear foram utilizados. Como primeiro resultado mostra-se que a descrição do movimento em diferentes eixos não levou a diferenças significativas no controlador projetado, sendo portanto independente do eixo de descrição do movimento. Adicionalmente, verifica-se como ponto crítico do movimento de arremetida o transiente inicial no qual o ângulo de ataque assume valores altos, podendo levar ao estol. Para mitigação foi proposto a utilização de estrutura com dois graus de liberdade para o controlador, sendo concluído que devido ao movimento ser uma arremetida e o controle utilizado ser através da atitude q, um segundo grau de liberdade leva à melhores resultados com significativa redução do ângulo de ataque máximo. Como continuação do trabalho, observa-se a importância da inserção da perturbação por vento junto ao espaço de estados da planta, o que diminui a função custo da norma H"infinito", o que facilita a obtenção de robustez segundo critérios divulgados na literatura. Adicionalmente, mostra-se que a diminuição dos requisitos de performance não influiu significativamente nos resultados de simulação, porém, contribuiu para obtenção de robustez. Mais um ponto abordado foi a obtenção de um controlador , sendo mostrado que a inserção de penalizações da atuação do profundor e a contemplação da dinâmica do mesmo são necessárias para evitar atuações demasiadamente oscilatórias da superfície de comando, o que ocorre a medida que iterações D-K são realizadas. Com base no controlador com melhor relação entre performance e robustez, obtiveram-se simulações utilizando o modelo de vento de Dryden para diferentes direções de entrada na planta. Por fim, estas simulações comprovaram a eficiência da metodologia baseada na norma H"infinito" para obtenção de controladores de arremetida, isto ocorrendo mesmo diante de rajadas severas de vento, sendo ainda constatado que a entrada da perturbação pela cauda configura a situação mais adversa para a aeronave.

A busca por técnicas que permitam aumento da eficiência do desenvolvimento de projetos é fundamental para sobrevivência de qualquer corporação. Neste sentido é proposto o uso de "Model-Based-Design" como forma de reduzir tempo e custo dispendidos no desenvolvimento de sistemas. Este trabalho traz um exemplo de aplicação dos princípios do "Model-Based-Design" no projeto de um controlador de piloto automático, passando pela modelagem da planta, especificação de requisitos, projeto do controlador e verificação e validação do sistema, ilustrando as vantagens obtidas a partir da utilização de modelos no aumento do nível de maturidade dos requisitos.

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.