Dissertação

Control of the atmospheric flight phase of small rocket launchers EVALUATED

Esta dissertação aborda o desenho de controladores para pequenos lançadores com velocidade de rolamento limitada. A primeira contribuição deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo não- linear com 6 graus de liberdade, incluíndo modos flexíveis, que serve de base para o desenho de sistemas de controlo de voo. O modelo não-linear é linearizado em torno de uma série de pontos de equilíbrio, resultando num conjunto de modelos lineares. Utilizando este resultado, um controlador desacoplado para os modos lateral e longitudinal utilizando PID é desenvolvido. O impacto dos modos flexíveis no modelo linear é avaliado utilizando o sistema SISO proveniente da linearização. Para além disto, o desenho de um controlador Linear Quadratic Regulator (LQR) é desenvolvido e posteriormente a sua robustez a variações de parâmetros do sistema é avaliada. Utilizando o modelo não-linear do sistema, um controlador é desenvolvido utilizando backstepping não-linear. A análise de robustez deste controlador é desenvolvida utilizando a teoria de estabilidade de Lyapunov, avaliando-se a estabilidade e robustez a diversos tipos de perturbações exógenas e erros de modelação. Incertezas específicas relacionadas com a localização do centro de massa causam uma perda significativa de performance, pelo que é desenvolvido um estimador para estas incertezas. O desenho do estimador é integrado com o desenho do estimador, obtendo-se um estimador adaptativo não-linear que garante estabilidade global. Por fim, é estabelecida uma comparação entre a performance dos controladores lineares e não- lineares propostos, bem como um discussão sobre a adaptabilidade destes controladores a outros lançadores com características diferentes.
Modelo não-linear com 6 graus de liberdade, pequeno lançador, LQR, PID, backstepping, análise de Lyapunov

Abril 11, 2017, 9:30

Publicação

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Orientação