Unified control Law strategy for a piloted vertical take-off and landing transitionings aircraft

Abstract

O desenvolvimento de aeronaves VTOL (Vertical Take-off and Landing) vem aumentando nos últimos anos. Esses veículos utilizam tanto a capacidade de voar usando sustentação de uma asa fixa quanto voar verticalmente usando atuadores de elevação de potência, geralmente na forma de rotores. Esses veículos enfrentam vários desafios do ponto de vista do controle de voo devido a grandes mudanças na dinâmica do sistema, desde a decolagem vertical até o voo pairado e com as asas, e de volta ao pouso vertical.

Esta tese propõe uma estratégia de controlador unificado para permitir que tais aeronaves façam a transição entre essas diferentes fases de voo sem a necessidade de interruptores, usando a técnica de controle INDI. Um loop de controlador de velocidade e atitude é projetado para calcular as acelerações lineares e angulares desejadas, que são então enviadas para uma estrutura de alocação de controle para calcular os comandos dos atuadores. O controlador projetado é validado através da simulação de um modelo de alta fidelidade de um drone em escala desenvolvido na Volocopter GmbH. Os resultados demonstraram que a estratégia desenvolvida consegue rastrear os comandos de referência e a transição de voo pairado para voo alado e vice-versa.