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Authors
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Abstract(s)
A discrete-time explicit Model Reference Adaptive Control (MRAC) with constant trace
algorithm is applied to a linearized aircraft model during longitudinal and lateral-directional
motions in order to test the performance of this type of control during specific flight
conditions. The model was obtained through system identification with data generated from
the linearized state equations of the F-4C.
In the longitudinal case the aircraft behaves like a Single-Input-Single-Output (SISO) system
and simulations are performed for two examples of pitch angle data, in which two expressions
for the control (classic and penalized) are applied in each example to compare their
performance.
In the lateral-directional case the airplane behaves like a Multi-Input-Multi-Output (MIMO)
system with equal number of inputs and outputs and the MRAC control law must be modified
to describe a decoupling process. Simulations are performed in order to verify if the
controller is able to handle the coupling relation between some variables, such as lateral
velocity, roll angle, aileron angle and rudder angle.
The adaptive control in both study cases and for the chosen initial conditions showed good
tracking when following the reference output, presenting no drift problems. The choice of the
initial simulation conditions is also analyzed, in order to prevent actuator saturation.
O controlo de voo de aeronaves é um assunto importante e interessante, no qual uma ampla gama de habilidades e esforços de engenharia são alinhados, a fim de projetar um controlador capaz de garantir estabilidade, evitar ocorrência de falhas e em certos casos contribuir para um voo completamente autónomo. Durante o voo, uma aeronave apresenta um movimento tridimensional combinado que pode ser decomposto em um movimento simétrico ou longitudinal no eixo de arfagem e um movimento assimétrico ou laterodirecional nos eixos de rolamento e guinada. Na presente dissertação é efetuado o controlo da atitude de uma aeronave, em que um controlo adaptativo por modelo de referência (MRAC) discreto com algoritmo de traço constante é aplicado a um F-4C Phantom, cujo modelo é obtido por identificação de sistema através de dados gerados pelas equações de estado linearizadas para o caso longitudinal e latero-direcional. O objetivo é testar o desempenho desse tipo de controlo durante condições específicas de voo. No caso longitudinal, a aeronave é assumida como sendo um sistema de única entrada e única saída (SISO) e são realizadas simulações para dois exemplos de dados de ângulo de arfagem, nos quais duas expressões para o controlador (clássica e penalizada) são aplicadas em cada exemplo para comparar o seu desempenho. No caso latero-direcional, a aeronave é assumida como sendo um sistema de múltipla entrada e múltipla saída (MIMO) com número de entradas igual ao de saídas, em que o algoritmo do MRAC deve ser modificado de modo a descrever um processo de desacoplamento. Foram realizadas simulações para verificar se o controlador é capaz de lidar com a relação de acoplamento entre variáveis, como velocidade lateral, ângulo de rolamento, ângulo de aileron e ângulo do leme de direção. O tipo de controlo adaptativo estudado apresentou bons resultados nos dois casos de estudo, seguindo o sinal de referência sem discrepâncias. A escolha das condições iniciais da simulação também é analisada nesta dissertação a fim de evitar saturação dos atuadores.
O controlo de voo de aeronaves é um assunto importante e interessante, no qual uma ampla gama de habilidades e esforços de engenharia são alinhados, a fim de projetar um controlador capaz de garantir estabilidade, evitar ocorrência de falhas e em certos casos contribuir para um voo completamente autónomo. Durante o voo, uma aeronave apresenta um movimento tridimensional combinado que pode ser decomposto em um movimento simétrico ou longitudinal no eixo de arfagem e um movimento assimétrico ou laterodirecional nos eixos de rolamento e guinada. Na presente dissertação é efetuado o controlo da atitude de uma aeronave, em que um controlo adaptativo por modelo de referência (MRAC) discreto com algoritmo de traço constante é aplicado a um F-4C Phantom, cujo modelo é obtido por identificação de sistema através de dados gerados pelas equações de estado linearizadas para o caso longitudinal e latero-direcional. O objetivo é testar o desempenho desse tipo de controlo durante condições específicas de voo. No caso longitudinal, a aeronave é assumida como sendo um sistema de única entrada e única saída (SISO) e são realizadas simulações para dois exemplos de dados de ângulo de arfagem, nos quais duas expressões para o controlador (clássica e penalizada) são aplicadas em cada exemplo para comparar o seu desempenho. No caso latero-direcional, a aeronave é assumida como sendo um sistema de múltipla entrada e múltipla saída (MIMO) com número de entradas igual ao de saídas, em que o algoritmo do MRAC deve ser modificado de modo a descrever um processo de desacoplamento. Foram realizadas simulações para verificar se o controlador é capaz de lidar com a relação de acoplamento entre variáveis, como velocidade lateral, ângulo de rolamento, ângulo de aileron e ângulo do leme de direção. O tipo de controlo adaptativo estudado apresentou bons resultados nos dois casos de estudo, seguindo o sinal de referência sem discrepâncias. A escolha das condições iniciais da simulação também é analisada nesta dissertação a fim de evitar saturação dos atuadores.
Description
Keywords
Atitude da Aeronave Controlo Adaptativo Desacoplamento Mrac Tempo Discreto