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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/42202
ORCID: | http://orcid.org/0009-0009-9797-7320 |
Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Access type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States |
Title: | Implementação de controle preditivo para supressão ativa de flutter em um aerofólio na presença de restrições |
Alternate title (s): | Implementation of predictive control for active flutter suppression in an airfoil with constraints. |
Author: | Silveira, Aline Isabel Latuf da |
First Advisor: | Assis, Pedro Augusto Queiroz de |
First member of the Committee: | Morais, Tobias Souza |
Second member of the Committee: | Silva, Higor Luis |
Summary: | Este trabalho apresenta uma metodologia de AFS para a supressão de flutter, visto que a natureza instável do fenômeno pode causar falhas estruturais catastróficas. Em particular, adota-se o controle preditivo com dois modos para realização de tal tarefa na presença de restrições de excursão e de incremento de controle. O sistema é modelado com base em uma seção típica de aerofólio com superfície de controle flap no bordo de fuga. As forças aeroelásticas são modeladas e os carregamentos aerodinâmicos não estacionários são aproximados por meio de um somatório de funções racionais. Além disso, é obtido um modelo linear em espaço de estados com a introdução dos termos de atraso nas equações do movimento. Simulações do sistema sem a presença do AFS (i.e. em malha aberta) e na velocidade de flutter mostram que a resposta a uma condição inicial não nula é uma oscilação sustentada devido à existência de polos marginalmente estáveis. Nas simulações em malha fechada, a realimentação de estados convencional é capaz de suprimir o flutter. Contudo, na presença de restrições o LQR mostra-se insuficiente, uma vez que não é possível estabilizar o sistema na presença de saturação de entrada. Entretanto, os resultados mostram que a implementação do dual mode MPC é bem-sucedida, tendo em vista que é possível eliminar o flutter com o devido respeito às restrições de incremento e magnitude de controle. Mais ainda, o efeito aeroelástico do sistema é ampliado, sendo o controlador capaz de atuar em velocidades acima da velocidade de flutter. Ademais, verifica-se que, com o uso do AFS baseado em controle preditivo, é possível aumentar em 23 % a velocidade de oscilação em relação à velocidade de flutter em malha aberta. |
Abstract: | This work presents an AFS methodology for flutter suppression, given the fact that this phenomenon’s unstable nature can lead to catastrophic structural failure. Particularly, it is adopted a model-based predictive control method with two modes in the presence of control and control increment constraints. The system is modeled based on a typical section airfoil with a flap control surface in the trailing edge. The aeroelastic forces are modeled and the unsteady aerodynamic loads are approximated via rational functions sum. Furthermore, with the addition of delay terms in the equations of motion, a state space linear model is obtained. Simulations of the system without AFS (i.e. in open loop) and at flutter speed show that the output with a non-zero initial condition is a sustained oscillation, given the existence of marginally stable poles. In closed loop simulations, the conventional states feedback is capable of suppressing flutter. Nonetheless, in the presence of constraints, the LQR is insufficient, considering it is not possible to stabilize the system with input saturation. Even so, the results showed that the dual mode MPC was successful, since it is possible to eliminate flutter with control and control increment constraints. On top of that, the system’s aeroelastic effect is amplified, with the controller being capable of actuating in above flutter speeds. It is verified that, with the predictive control based AFS usage, the oscillation speed can be raised by up to 23 % in relation to the flutter speed in open loop. |
Keywords: | Flutter Flutter Controle Control Preditivo Predictive Restrições Constrains Aeroelasticidade Aeroelasticity |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Quote: | SILVEIRA, Aline Isabel Latuf da. Implementação de controle preditivo para supressão ativa de flutter em um aerofólio na presença de restrições. 2024. 44 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/42202 |
Date of defense: | 18-Apr-2024 |
Appears in Collections: | TCC - Engenharia Aeronáutica |
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ImplementaçãoControlePreditivo.pdf | Trabalho de Conclusão de Curso | 779.18 kB | Adobe PDF | View/Open |
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