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Capitolo 4 Sistemi di controllo

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Academic year: 2021

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Capitolo 4

Sistemi di controllo

4.1 Controlli necessari

Note le funzioni di trasferimento e le caratteristiche dei poli del piano longitudinale e laterodirezionale, si passa alla realizzazione dei controllori.

Si organizza un sistema di controllo per il sistema completo composto da due

Loop (Fig. 4.1):

Figura 4.1

Il Loop più interno comprenderà dei sistemi di controllo di tipo SAS

Il Loop più esterno comprenderà invece dei sistemi di controllo di tipo Autopilota

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4.2 Sistemi relativi al piano Longitudinale

Controllo in angolo di Salita (e Discesa)

Si riportano le caratteristiche dei poli:

Poli Damping Frequency Time constant

-0.328 0.344i 0.7 0.48 3.1

-3.763 5.878i 0.5 6.98 0.27

Per effettuare la fase di salita (e discesa), si realizza un sistema di controllo di tipo autopilota in γ. Per effettuare questo controllo è necessario prima aumentare lo smorzamento del corto periodo. Per questo motivo l’Autopilota sarà posto in parallelo ad un Pitch Damper

Si analizza il Luogo delle Radici della funzione di trasferimento :

Figura 4.2

Si utilizza un tool di Matlab chiamato “Sisotool” per implementare il SAS del quale sono riportate le seguenti caratteristiche:

(3)

Figura 4.3

Si passa adesso alla sintesi dell’autopilota.

La funzione di trasferimento dopo il primo Loop è:

Si sceglie un controllore integrale del quale si riportano le caratteristiche in termini di guadagno, zero e polo:

In fig 4.4 si riporta il luogo delle radici della funzione di ciclo aperto controllata

(4)

Figura 4.4

La risposta a gradino unitario è:

Figura 4.5

Si osserva in fig. 4.5 una derivata negativa a t = 0 nella risposta causata dalla

presenza di uno zero reale appartenente al semipiano positivo. Questo effetto è tipico ed è dovuto all’azione dell’equilibratore che per effettuare una cabrata, deve ruotare nella direzione opposta per indurre la rotazione, e quindi provoca una iniziale perdita di portanza per poi sviluppare la traiettoria corretta.

(5)

Controllo in Velocità

Nel piano longitudinale è anche necessario un controllo in velocità che si realizza con un autopilota

. Si estrae la funzione di trasferimento:

Si sceglie un controllore integrale del quale si riportano le caratteristiche in termini di guadagno, zero e polo:

In fig 4.6 si riporta il luogo delle radici della funzione di ciclo aperto controllata

(6)

La risposta a gradino è:

Figura 4.7

4.3 Sistemi relativi al piano Laterodrezionale

Controllo in Rollio

Si riportano le caratteristiche dei poli:

Poli Damping Frequency Time constant

-11.73 - - 0.09

0.041 - - 24.4

-1.297 7.52i 0.2 7.63 0.66

Per effettuare la fase di virata, si realizza un sistema di controllo di tipo autopilota in ϕ. Per effettuare questo controllo è necessario prima aumentare lo smorzamento dei poli di Dutch Roll. Per questo motivo l’Autopilota sarà posto in parallelo ad uno Yaw Damper

(7)

Si analizza il Luogo delle Radici della funzione di trasferimento :

Figura 4.8

Utilizzando “Sisotool” per implementare il SAS, e ricordando che Lo Yaw

Damper richiede la presenza di un filtro passa alto nella catena inversa del feedback

(filtro di Wash Out), si ottiene il controllore del quale sono riportate le seguenti caratteristiche in termini di guadagno, zero e polo:

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.

Figura 4.9

Si passa adesso alla sintesi dell’autopilota.

La funzione di trasferimento dopo il primo Loop è:

Si sceglie un controllore integrale del quale si riportano le caratteristiche in termini di guadagno, zero e polo:

In fig 4.10 si riporta il luogo delle radici della funzione di ciclo aperto controllata

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Figura 4.10

La risposta a gradino è:

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