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Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)

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Title: Desenvolvimento de modelo, ajuste de ganhos e software-in-the-loop para testes de piloto automático para uma aeronave remotamente pilotada
Authors: Lobianco, Lucas Garcia de Sampaio
metadata.dc.contributor.advisor: Morales, Mauricio Andrés Varela
Keywords: Veículos pilotados remotamente
Simulação em software in-the-loop
Pilotos automáticos
Engenharia aeronáutica
DGPM knowledge areas: Aeronáutica
Issue Date: 2020
Publisher: Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA)
Description: Parte fundamental de uma Aeronave Remotamente Pilotada (RPA,Remotely Piloted Aircraft) é o conjunto formado por seus pilotos automáticos, visto o funcionamento intrinsecamente autônomo desse tipo de aeronave. A fim de reduzir custos e riscos associados a possíveis falhas no teste dessas malhas de controle em hardware, é interessante desenvolver um método que permita a verificação preliminar em software. Este Trabalho de Graduação propõe um modelo híbrido para a obtenção das derivadas aerodinâmicas de estabilidade e controle de uma aeronave remotamente pilotada, a partir do método de vórtice lattice implementado pelo software AVL (Athena Vortex Lattice) e da Teoria de Elemento de Pá empregada pelo simulador de voo X-Plane. Com isso, é possível estabelecer o modelo matemático não-linear da aeronave e linearizá-lo em torno de uma posição de equilíbrio. Em seguida, são determinadas leis para aumento de estabilidade de controle longitudinal e látero-direcional (SAS, Stability Augmentation System) e projetados pilotos automáticos de altitude hold, pitch attitude hold, speed hold, roll angle hold e yaw angle hold, com o uso de técnicas modernas de controle. Para validação do modelo não-linear dos sistemas projetados, é adotada uma simulação software-in-the-loop a partir da integração entre os controles em SIMULINK© e o simulador de voo X-Plane. À esse sistema também integra-se o algoritmo Waypoint Follower, do SIMULINK©, para a realização de uma missão que permita conferir confiabilidade aos pilotos automáticos desenvolvidos.
Abstract: A fundamental part of a Remotely Piloted Aircraft (RPA) is the set formed by its au- topilots, considering the intrinsically autonomous operation of this type of aircraft. To reduce the costs and risks associated with possible failures during the test of these con- trol loops on hardware, it is interesting to develop a method that allows preliminary verification on software. This work proposes a hybrid model to obtain the aerodynamic derivatives of stability and control of a remotely piloted aircraft, using the vortex lattice method implemented by the AVL (Athena Vortex Lattice) software and the Blade Ele- ment Theory used by the X-Plane flight simulator. Therefore, it is possible to establish the nonlinear mathematical model of the aircraft and linearize it around an equilibrium position. Then, specifications to increase stability of longitudinal and lateral-directional control (SAS, Stability Augmentation System) are determined and autopilots are desig- ned for altitude hold, pitch attitude hold, speed hold, roll angle hold and yaw angle hold, using modern control techniques. For validation of the non-linear model of the projected systems, a software-in-the-loop simulation is adopted from the integration between the controls in SIMULINK© and the X-Plane flight simulator. This system also integrates the Waypoint Follower algorithm, from SIMULINK©, to carry out a mission that allows an increase in the reliability of the developed autopilots.
Access: Open access
URI: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/845775
Type: Bachelor thesis
Appears in Collections:Aeronáutica: Coleção de Trabalhos de Conclusão de Curso

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