Řídicí systém pro letadlo s kolmým startem

Abstract

Tato práce představuje novou strategii řízení letadel se schopností kolmého startu, konkrétně typu Tilt-rotor. Díky využití nelineárních řídicích algorithmů je navržený systém schopen řídit letoun ve všech fázích letu, včetně vznášení se na místě a letu cestovní rychlostí. Práce zahrnuje všechny nezbytné kroky pro návrh funkčního řídicího systému a to včetně popisu dynamiky letadla, návrhu obecné řídicí architektury, parametrizaci systému pro specifickou platformu a na závěr validaci výsledků pomocí simulací a základních letových testů. Navržený algorithmus umožnuje pilotovi plynule přejít z visu nad zemí do běžné letové konfigurace. Využité nelineární metody řízení také kompenzují dynamiku letounu a tím umožnují efektivní využití lineárních řídicích metod, jaké jsou PID, LQG a H-nekonečno. Výsledné lineární chování letounu snižuje zatížení pilota na úroveň typickou pro běžná letadla využívající systémy fly-by-wire.

This thesis presents a new concept of a fly-by-wire control system for tilt-rotor type aircraft, capable of vertical take-off and landing. Due to the non-linear control approach, the proposed system can control the aircraft in all flight modes, including hover and cruise. The thesis incorporates all necessary steps of a functional control system design. That includes a description of the aircraft dynamics, introduction of general control architecture, and system parametrization for a specific testing platform. The verification is done through high-fidelity simulations and basic flight tests. The proposed algorithm allows the pilot to seamlessly transition from hovering above the ground to cruising in the aircraft configuration. Usage of non-linear control methods also simplifies the system dynamics, allowing for efficient usage of linear controllers, such as PID, LQG, or H-infinity. The resulting linear behavior significantly reduces the pilot's workload to a level comparable to general aviation aircraft with a fly-by-wire system.