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
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:
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
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.
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
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
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:
.
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
Figura 4.10
La risposta a gradino è:
