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

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Title: Desenvolvimento de sistemas de aumento de estabilidade e controle para modelos de simulação de uma aeronave de asa rotativa
Authors: Oliveira, Cássio Bezerra de
metadata.dc.contributor.advisor: Morales, Mauricio Andrés Varela
Figueira, José Márcio Pereira
Uchara, Alan Fonseca
Cruz, Ronaldo Vieira
Keywords: Aeronaves de asas rotativas
Estabilidade de aeronaves
Regulador linear quadrático
Dinâmica de voo
Engenharia aeronáutica
DGPM knowledge areas: Aeronáutica
Issue Date: 2019
Publisher: Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA)
Description: Este trabalho apresenta a concepção de sistemas de aumento de estabilidade e controle (SCAS - Stability and Control Augmentation System), suas implementações e teste em simulador de voo para um modelo linear de 6 graus de liberdade de uma aeronave de asas rotativas. Esses sistemas tem o objetivo de simular diferentes características de estabilidade e qualidade de voo (QDV). Inicialmente, a estrutura do controlador é proposta descentralizada e proporcional, utilizando realimentação estática de saída similar ao proposto em [Hoh 2003]. Para a síntese dos controladores foram usados os métodos de posicionamento sequencial de polos no lugar geométrico das raízes (LGR) e regulador linear quadrático (LQR) na forma apresentada em [Stevens e Lewis 2013]. Inicialmente foram feitas uma revisão teórica sobre a dinâmica de voo e estabilidade de aeronaves de asas rotativas e uma análise do modelo linear utilizado. Para obtenção das qualidades de voo desejadas, foi utilizado o posicionamento dos polos no LGR, utilizando os requisitos de amortecimento e frequência dos modos oscilatórios do modelo conforme estabelecido pela norma ADS-33E-PRF. Após a obtenção do sistema de controle foi realizada a avaliação de qualidade de voo no Simulador de Ensaios em Voo do Instituto de Pesquisas e Ensaios em Voo (IPEV) por dois pilotos experientes. Além do sistema inicialmente proposto, foram testadas outras estruturas de controle propostas pela norma ADS e encontradas na literatura, como: ACAH (Attitude Control Attitude Hold ), o uso de filtro washout, de mixer e de compensadores. Também forma analisados o uso de atuadores e da síntese por desigualdades Matriciais Lineares (LMI’s) para obtenção de controladores de estado e de saída.
Abstract: This work presents a Stability and Control Augmentation System (SCAS) design and a flight simulator test using a six rigid-body degrees of freedom (DoFs) helicopter linear model. This control systems are intended to emulate different handling quality ratings (HQR) and stability characteristics. The structure was first proposed to be a proportional diagonal controller with static output feedback similar the one presented in [Hoh 2003]. The control design techniques used was successive loop closure and the linear quadratic re- gulator (LQR) demonstrated in [Stevens e Lewis 2013]. Firstly, were made a theory review on helicopter flight dynamics and stability and an analysis on the adopted linear model. To obtain the desired handling qualities, it was used the poles placement restraints on dumping and frequency requirements shown at ADS-33E-PRF. After the system design, the handling qualities was evaluated in a real-time flight simulator at Instituto de Pesqui- sas e Ensaios em Voo (IPEV) by two pilots. Beyond the proportional feedback system, others control’s and system’s configurations were tested, as: ACAH (Attitude Control Attitude Hold), using of wash-out filter, mixer and compensators. The implementation effect of actuators in the system’s plant and Linear Matrices Inequalities (LMI) controller design to obtain state and output feedback were also analyzed.
Access: Open access
URI: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/845778
Type: Bachelor thesis
Appears in Collections:Aeronáutica: Coleção de Trabalhos de Conclusão de Curso

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