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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24514| Título: | Comparativo de desempenho dos controladores LQR e SDRE aplicados à dinâmica não linear de uma aeronave de caça em voo longitudinal |
| Título(s) alternativo(s): | Performance comparison of LQR and SDRE controllers applied to the nonlinear dynamics of a longitudinal fighter aircraft |
| Autor(es): | Santos, Guilherme Pacheco dos |
| Orientador(es): | Tusset, Angelo Marcelo |
| Palavras-chave: | Aviões de caça Controle de vôo Controladores programáveis Equações diferenciais não-lineares Fighter planes Flight control Programmable controllers Differential equations, Nonlineares |
| Data do documento: | 5-Dez-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | SANTOS, Guilherme Pacheco dos. Comparativo de desempenho dos controladores LQR e SDRE aplicados à dinâmica não linear de uma aeronave de caça em voo longitudinal. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019. |
| Resumo: | Aeronaves modernas de alto desempenho operam regimes críticos de voo, onde algumas não linearidades do sistema influenciam diretamente sua resposta dinâmica. Este trabalho considera o estudo de uma aeronave de caça operando em grandes ângulos de ataque da asa. O modelo matemático foi desenvolvido através de um sistema de equações diferenciais não lineares que representam a dinâmica de uma aeronave em vôo longitudinal, considerando o efeito da variação da velocidade do vento devido à turbulência atmosférica na resposta dinâmica da aeronave. O teste 0-1 é realizado para determinar se o sistema é caótico ou periódico, relacionado à velocidade e ângulo de ataque da aeronave. Como objeto de estudo, foram aplicadas todas as considerações e análises sobre o modelo da aeronave F-8 "Crusader". Os projetos de controle são propostos de forma linear e não linear, considerando o ângulo de deflexão da cauda como parâmetro de ação do controle. Os controladores são projetados a partir das metodologias linear com o controle Regulador Linear Quadrático (LQR) e não linear com o controle de Estados Dependes da Equação de Riccati (SDRE). Os Controladores são submetidos as mesmas condições de operação, com objetivo de estabilizar as oscilações do ângulo da asa, considerando regiões críticas do comportamento da aeronave, a fim de comparação. Simulações numéricas demonstraram a eficiência das estratégias de controles propostas, relacionando as análises comparativas da dinâmica com e sem a ações dos controladores, a fim de comparar a capacidade de responder de forma rápida e confiável para recuperar a aeronave de uma situação de estol. Onde o controlador SDRE se mostrou mais eficiente em comparação ao controlador LQR, quando submetidos a regiões mais severas de estol. |
| Abstract: | Modern high performance aircraft operate critical flight regimes where some system nonlinearities directly influence their dynamic response. This work considers the study of a fighter aircraft operating at high angles of attack of the wing. The mathematical model was developed through a system of nonlinear differential equations that represent the dynamics of an aircraft in longitudinal flight, considering the effect of wind speed variation due to atmospheric turbulence on the aircraft dynamic response. The 0-1 test is performed to determine if the system is chaotic or periodic, related to the speed and angle of attack of the aircraft. As an object of study, all the considerations and analyses regarding the F-8 aircraft "Crusader" were took into account. Control designs are proposed linear and nonlinear, considering the tail deflection angle as a control action parameter. Controllers are designed from linear methodologies with the Quadratic Linear Regulator (LQR) control and nonlinear with the State Dependent Riccati Equation (SDRE) control. Controllers are subjected to the same operating conditions in order to stabilize wing angle oscillations, considering critical regions of aircraft behavior, for comparison of the control. Numerical simulations demonstrated the efficiency of the proposed control strategies, relating the comparative dynamics analyzes with and without the actions of the controllers, in order to compare the ability to respond quickly and reliably to recover the aircraft from a stall situation. Where the SDRE controller was more efficient compared to the LQR controller when subjected to more severe stall regions. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24514 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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