Sistema de Controle para Decolagem Automática com um Motor Inoperante

Título da Tese: 
Sistema de Controle para Decolagem Automática com um Motor Inoperante
Autor: 
Luiz Gustavo Medeiros Carneiro
Área de Concentração: 
Engenharia Aeronáutica
Turma: 
PEE15
Ano da Defesa: 
2013
Data de Defesa: 
02/08/2013
Orientador Principal: 
Pedro Paglione
Resumo: 

Este trabalho tem como objetivo propor uma arquitetura de controle capaz de controlar a dinâmica látero-direcional de uma aeronave durante o percurso da distância de decolagem até a ultrapassagem da altura de obstáculo de 35 pés considerando a perda de um dos motores quando a aeronave alcança a velocidade de decisão. Para isso, foi utilizado um modelo de uma aeronave média com capacidade para cerca de 100 passageiros, no qual os principais efeitos característicos da decolagem estão considerados, o efeito solo e a interação dos trens de pouso com o solo. A arquitetura de controle proposta é composta de duas leis de controle, uma para a dinâmica da aeronave correndo pista e outra para a dinâmica da aeronave após o descolamento. Para o primeiro caso, foi proposta uma malha interna em conjunto com uma malha externa com realimentação total de estados. Para o segundo caso, foram implementados um amortecedor de guinada e um de rolamento em conjunto com dois controladores PID. A transição entre as leis de solo e ar também foi estudada e o conceito de regras de participação foi utilizado para suavizar o chaveamento. O cálculo dos ganhos foi feito de forma distinta para cada uma das leis. Para a lei de solo, os ganhos foram calculados via minimização de uma função objetivo para a malha interna e via alocação de pólos para a malha externa. Já para a lei de voo, os ganhos foram calculados via minimização de uma função objetivo para os dois SAS e via critério ITAE para cada um dos PID projetados. Todas as malhas foram analisadas para verificar se as margens de estabilidade estão adequadas e, por fim, os controladores projetados foram simulados no modelo não-linear completo para validar a arquitetura proposta.