Dissertação

{pt_PT=Stabilization and path-following control of a flying wing using nonlinear control techniques} {} EVALUATED

{pt=Técnicas de controlo não linear aplicadas ao controlo de voo têm ganho expressão nas mais recentes investigações no âmbito da aeronáutica. Estas técnicas de controlo destacam-se por responderem às limitações que os controladores lineares apresentam e também por ser possível desenvolver um único controlador não linear que garante a validação de uma única ação de controlo para todo o envelope de voo. Durante este estudo e no âmbito do projecto HABAIR (Innovative High Altitude Balloon for Atlantic Observation) realiza-se a análise e o controlo do modelo não linear de uma asa voadora. A linearização deste modelo para diferentes condições de equilíbrio resulta no desacoplamento dos movimentos longitudinal e lateral. Considerando esta linearização e para todo o envelope de voo, realiza-se não só uma análise detalhada dos movimentos como também uma análise de estabilidade do voo. O controlo da asa voadora é implementado considerando três estágios: controlo das razões angulares, para estabilizar o voo, controlo de atitude e controlo de seguimento. As metodologias de controlo desenvolvidas nesta tese são o escalonamento de ganhos e o controlo não linear incremental da dinâmica inversa, (INDI). Ainda no âmbito deste projecto pretende-se estudar o voo planado da asa voadora quando esta é largada de um balão atmosférico de alta altitude (HAB). Esta análise basea-se nos resultados de simulação para missões de guiamento. Durante este estudo é ainda analisado de que forma é que cada um dos controladores satisfaz os objectivos definidos e como reage a perturbações., en=Nonlinear control techniques stand out for responding to the linear controllers weakness and also because it is possible to design a single nonlinear controller that ensures the validation of a single control action for the entire flight envelope. During this study and within the Innovative High Altitude Balloon for Atlantic Observation (HABAIR) project, the nonlinear model of a flying wing will be analysed and controlled. The linearization of this model for trim conditions over the flight envelope results in the decoupling of the longitudinal and lateral motions. Considering this decoupling, not only a detailed analysis of the flying wing motions over the flight envelope is performed but also a stability analysis. The Flying Wing control is implemented considering three stages: a rate control to stabilise the flight, an attitude control and a flight path control. The control methodologies developed in this thesis are Gain Scheduling and Incremental Nonlinear Dynamic Inversion (INDI). Within the scope of this project is intended to study the gliding flight of the flying wing when it is released from a High Altitude Balloon (HAB). This analysis is based on the simulation results of a path-following mission. During this study the performance of each control approach is analysed, as well as how each one responds in the presence of external perturbations.}
{pt=Asa Voadora, Controlo Clássico, Escalonamento de ganhos, Controlo Não Linear, INDI, Guiamento., en=Flying Wing, Classical Control, Gain Scheduling, Nonlinear Control, INDI, Path-following.}

Novembro 28, 2019, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

José Raul Carreira Azinheira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Alexandra Bento Moutinho

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar