Modellazione da prove di volo,sviluppo ed implementazione di algoritmi di guida in quota ed in effetto suolo

    Progetto: Research project

    Dettagli progetto

    Description

    L'unita' di ricerca di Palermo curerà, fondamentalmente, gli aspetti legati alla navigazione ed alla modellazione del sistema velivolo. Nella costruzione del modello, al fine di rendere possibile, in una fase successiva della ricerca, la messa a punto di sistemi automatici per la guida ed il controllo delle fasi di decollo ed atterraggio, si terrà conto dell'influenza dell'effetto suolo sulle caratteristiche aerodinamiche del velivolo.La ricerca che si propone è articolata in tre fasi. Nella prima fase verrà costruito un primo modello lineare utilizzando le classiche metodologie di determinazione delle derivate di stabilità e controllo.Tale modello potrà essere utilizzato dalle altre unità sia per le simulazioni necessarie alla messa a punto ed alla verifica degli algoritmi di guida e controllo, sia per l'individuazione delle traiettorie ottime. Contestualmente, l'unita' di ricerca di Palermo, utilizzerà il modello per la progettazione delle prove di volo necessarie allasuccessiva fase di identificazione di due modelli, uno lineare e l'altro non lineare, basata su dati di volo effettivi.Nello sviluppo di questa seconda fase dell'attività' di modellazione sarà individuata, inoltre, la strumentazione necessaria alla misura delle grandezze da utilizzare e verranno effettuati studi di trade-off in modo da ottimizzare il posizionamento della strumentazione stessa a bordo del velivolo.Per quel che riguarda l'identificazione del modello, che verrà effettuata sia con tecniche di tipo tradizionale che mediante l'impiego di tecniche di tipo evolutivo, verranno messi a punto opportuni filtri di Kalman basati sulle equazioni cinematiche che descrivono il moto del velivolo al fine di ottenere la stima dello stato del velivolo stesso a partire da prove di volo. I risultati della procedura di identificazione consentiranno di ottenere, come detto, sia un modello linearizzato del velivolo con parametri validati sperimentalmente, sia un modello non lineare delle caratteristiche aerodinamiche dello stesso.Nella terza fase della ricerca, a partire dal suddetto modello non lineare, sarà messo a punto uno stimatore on-line dello stato del modello del velivolo allo scopo di ottenere le grandezze necessarie alla implementazione degli algoritmi di guida e controllo messi a punto dalle altre unità. Le metodologie utilizzate prevedono l'impiego di osservatori non lineari deterministici e di filtri di Kalman. Entrambi gli approcci, infatti, sono particolarmente efficaci nelle applicazioni aeronautiche in quanto forniscono una stima dei disturbi (per esempio turbolenza atmosferica) e consentono di tenere conto delle diverse frequenze di acquisizione dei dati forniti dai sensori.Ci si propone, altresì, di implementare l'intero sistema di guida e di controllo e gli algoritmi di stima dello stato, messi a punto dalle varie unità, su dispositivi digitali a bordo veicolo.Infine, ci si propone di utilizzare il modello non lineare per la costruzione di adatti algoritmi di controllo di decollo e atterraggio per porre le basi per la costruzione di un UAV completamente autonomo per missioni di tipo civile.

    Layman's description

    Compiti specifici dell'unità di Palermo nell'ambito del progetto, saranno , l'ottenimento di un modello del velivolo utilizzabile sia per il volo in quota cheper il volo in Effetto Suolo e lo sviluppo dei sistemi di navigazione .Numerose sono le metodologie presenti in letteratura(equation error method,output error method, filter error method,filtering approach etc )che consentono unaaccurata identificazione a partire da prove di volo Nell'ambito della suddetta problematica l'unità di Palermo sta ,attualmente conducendo una attività di ricerca che prevede l'impiego di reti neurali .Per quel che riguarda la modellazione dell' EffettoSuolo, solitamente i coefficienti aerodinamici sono calcolati tramite modelli semplificati che descrivono l'aerodinamica del velivolo oppure vengono utilizzati codici CFD . Nessuno di questi metodi permette di calcolare le derivate di stabilità nell'intero range di quote, ma soltanto in corrispondenza di valori discreti della distanza dal suolo. In generale, pertanto, si utilizzano due modelli matematici differenti per studiare le dinamiche dentro e fuori dall'effetto suolo. L'unità si occupa da alcuni anni della modellazione dell'effetto suolo ed ha messo a punto una metodologia generale per la determinazione dell'equazioni analitiche che descrivono l'andamento dei coefficienti aerodinamici fuori e in effetto suolo.Infine, l'unità si occupa da qualche tempo di algoritmi di stima dello stato che consentono una accurata ricostruzione dello stesso mediante l'impiego di un ridotto numero di sensori a basso costo anche in presenza di turbolenza atmosferica

    Key findings

    Trasporti e Aeronautica
    StatoFinito
    Data di inizio/fine effettiva3/22/103/21/12