Proteção do envelope de voo e deteção de falhas nos atuadores de superfícies de controlo de aeronaves não tripuladas

• Autor(a) principal: Alves, Marco Avelino Vieira
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/13030
• topic: Controlo; Falha; Limite; Matlab; Proteção do Envelope de Voo; Segurança; Simulink; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Aeronáutica

O mercado dos pequenos UAVs (unmanned aerial vehicle) está claramente em crescimento graças à sua versatilidade aliada a um baixo custo e segurança de utilização. O objetivo principal desta dissertação foi o de desenvolver um sistema que procurasse aumentar a segurança destas pequenas aeronaves. Para que isto fosse possível incrementou-se um sistema na aeronave que protegesse a sua estrutura fazendo a proteção do envelope de voo, e um outro que detetasse possíveis falhas nos atuadores das superfícies de controlo, funcionando os dois de maneira integrada. Para a proteção do envelope de voo foi usada uma técnica anteriormente estudada por outros autores a limitação de controlo dada à aeronave, limitando desta forma o movimento da mesma e a possível saída dos seus limites físicos estruturais. A deteção de falhas no movimento das superfícies de controlo foi alcançada com recurso a filtros de Kalman estendidos, uma técnica bastante reconhecida para previsão do estado atual de um sistema dinâmico tendo por base medições de estados anteriores, contendo sinais bastante ruído normalmente. Assim será possível encontrar anomalias no sistema. Estas anomalias podem ser caracterizadas como diferenças consideráveis nestes dois valores, o estimado pelos filtros de Kalman e o real, aquele que é dado como como controlo. Todo o trabalho foi desenvolvido com recurso ao software Matlab e Simulink. Primeiramente foi construído um subsistema que simulasse o comportamento de uma aeronave e de seguida foram desenvolvidos os subsistemas de proteção do envelope de voo e outro de deteção de falhas nos atuadores das superfícies de controlo. Os resultados obtidos foram satisfatórios e o sistema comportou-se como era esperado. O sistema detetou facilmente as falhas nos atuadores introduzidas nas simulações para efeitos de estudo, contudo não conseguiu fazer a atribuição das respetivas probabilidades de falha como era esperado. Conseguiu adaptar o seu controlo consoante os atuadores onde essas falhas ocorriam. Concluindo, é expectável que numa situação real estes dois subsistemas o de proteção do envelope de voo e o detetor de falhas nos atuadores se complementem, e que em conjunto ofereçam uma boa alternativa para um incremento de segurança neste tipo de aeronaves, para que no futuro se possam reduzir os acidentes neste tipo de aviação e assim aumentar a segurança associada.