SSD: ING-IND/03
CFU: 6
Insegnamenti propedeutici (se previsti dall'Ordinamento del CdS)
Nessuno.
Eventuali prerequisiti
Conoscenze di base sulla dinamica dei sistemi e sulle tecniche di controllo classico. Utilizzo del Matlab/Simulink per la simulazione dei sistemi dinamici.
Obiettivi formativi
Il corso ha come primo obiettivo quello di fornire agli allievi le conoscenze metodologiche necessarie per l’analisi della risposta dinamica di un velivolo ad ala fissa, con o senza pilota a bordo, a una qualsiasi causa perturbatrice a partire da una condizione iniziale di equilibrio. Esso fornisce gli elementi di base della meccanica del volo e successivamente affronta il problema della risposta dinamica del velivolo nello spazio di stato.
La seconda parte del corso fornisce allo studente gli elementi per la progettazione di algoritmi di incremento artificiale della stabilità, di algoritmi di incremento della controllabilità e di autopiloti. I problemi di controllo sono affrontati con riferimento a esempi applicativi e mediante l’uso di tecniche di controllo sia classico che moderno.
Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
Il percorso formativo intende fornire agli studenti gli strumenti metodologici per comprendere le prestazioni e le caratteristiche dinamiche di un velivolo ad ala fissa, per leggere le specifiche di un sistema di controllo di volo e comprendere quali siano le tecniche più idonee per soddisfarle.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di valutare le prestazioni di un velivolo ad ala fissa, progettare un algoritmo di controllo che ricade nella classe degli algoritmi di incremento artificiale della stabilità, degli algoritmi di incremento della controllabilità o degli autopiloti. I problemi di controllo sono affrontati con riferimento a esempi applicativi e mediante l’uso di tecniche di controllo sia classico che moderno. Lo studente sarà altresì in grado progettare uno stimatore ottimo dello stato del velivolo e di simulare la dinamica del velivolo sia a ciclo aperto che a ciclo chiuso.
Programma - Syllabus
- Introduzione ai principi di funzionamento dei moderni velivoli con particolare riferimento alla manovrabilità e al controllo
- Modello di atmosfera standard
- Volo rettilineo, uniforme, simmetrico, orizzontale
- Volo in discesa e volo librato
- Volo in salita
- Quota di tangenza teorica e pratica
- Fattore di carico e diagramma di manovra
- La virata e la richiamata
- Le manovre di decollo e di atterraggio
- Cenni alla stabilità statica longitudinale e latero-direzionale
- Equazioni generali del moto del velivolo
- Derivate di stabilità
- Modello linearizzato della dinamica e modi caratteristici longitudinali e latero-direzionali
- Qualità di volo e loro classificazione
- Specifiche richieste a un sistema di controllo di volo
- Sistemi di aumento della stabilità
- Sistemi di aumento della controllabilità
- Autopiloti progettati con tecniche di controllo classico
- Applicazione del controllo ottimo alla progettazione di algoritmi di controllo di volo
- Applicazioni dell’assegnamento dei poli e dell’autostruttura al controllo di volo
- Stima dello stato e filtraggio alla Kalman
- Controllo H-infinito applicato ai problemi di controllo di volo
- Simulazione della dinamica a ciclo chiuso di un velivolo ad ala fissa in ambiente Matlab-Simulink
Materiale didattico
Si veda il sito web del docente della materia.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il docente utilizzerà: a) lezioni frontali per l’80% delle ore totali, b) esercitazioni in aula mediante l’utilizzo del software MATLAB/SIMULINK (https://www.mathworks.com/) per circa il 20% delle ore totali.
Verifica di apprendimento e criteri di valutazione
Modalità di esame
L'esame si articola in prova solo orale e discussione di elaborato progettuale.
La prova di esame consiste di due parti:
- 2 o 3 domande orali sulla meccanica e/o dinamica del volo dei velivoli ad ala fissa;
- discussione di un elaborato sviluppato in ambiente Matlab/Simulink dalla quale possono scaturire domande sugli algoritmi di controllo di volo e loro implementazione.