Plataforma de simulação software-in-the-loop para sistemas de controle de uma aeronave não-tripulada flexível

• Autor(a) principal: Ribeiro, André Florentino
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: https://hdl.handle.net/11449/252897
• topic: Controle de vôo; Engenharia Aeroespacial; Simulação por computador; Sistemas de comando e controle

A simulação desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de novas aeronaves, visto que permite que testes sejam realizados em ambiente controlado e com custo reduzido quando comparado a ensaios em campo. Atualmente, é comum a criação de simuladores utilizando abordagens Software-In-The-Loop (SIL) para unificar diversos ambientes em apenas um único teste. Este trabalho apresenta uma proposta para criação de uma plataforma SIL que tem como objetivo servir de ambiente de testes para simulação de voo. A plataforma é desenvolvida por meio da criação de uma rede de comunicação entre o Simulink e o X-Plane, sendo que o Simulink é a ferramenta de solução dinâmica do modelo e o X-Plane é utilizado para observação dos estados da aeronave. A aeronave utilizada será o EOLO, um Veículo Autônomo Não Tripulado desenvolvido pelo ITA que possui alto alongamento nas asas. A flexibilidade das asas permite avaliar a influência das deformações estruturais na dinâmica de voo, e como os carregamentos aerodinâmicos são afetados pela aeroelasticidade da aeronave. O presente trabalho realiza a modelagem da dinâmica não linear 3D do EOLO utilizando modelos de aeronaves rígidas e flexíveis. A dinâmica flexível considera a influência dos modos de vibração das asas na dinâmica de voo , o que permite uma melhor análise da condição de estabilidade de aeronaves flexíveis. As derivadas relacionadas ao comportamento aeroelástico são parametrizadas em relação a forma dos modos de vibração. É tomada a hipótese que a elasticidade influencia apenas na dinâmica longitudinal, pois o principal modo estudado considera que as asas se deformam de maneira simétrica, por flexão ou torção. Por meio da comparação entre o modelo rígido e o modelo flexível, os resultados mostram que os modos de vibração das asas influenciam na estabilidade longitudinal da aeronave. Essa comparação realizada por todo o envelope de voo do EOLO como forma de avaliar a estabilidade de maneira completa. Uma vez que o modelo dinâmico é validado, é criada uma arquitetura Software-in-the-Loop (SIL) entre o Matlab/Simulink e o X-Plane para simulação da dinâmica de voo do EOLO. O X-Plane é conectado a um joystick e funciona como uma fonte de entradas para a dinâmica do EOLO, que é calculada no Matlab/Simulink. Os estados da aeronave são observados em tempo real no X-Plane, o que torna a arquitetura ideal para monitoramento e realização de testes em voo. Alguns simulações são realizadas com intuito de explorar a dinâmica do EOLO por meio de realização de manobras, e é apresentado gráficos das coordenadas da aeronave no X-Plane junto de capturas de telas que representam o cockpit observado em tempo real.