Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Control of the UAV aircraft in case of the elevator failure

Karolina Anna Józefowicz

Abstract

The thesis is aimed to develop a control method for an UAV aircraft pitch control by using a thrust pulse control in case of an elevator failure. This thesis is a part of the MYSTERY project developed in the Faculty of Power and Aeronautical Engineering of the Warsaw University of Technology. The thesis consists of three parts. The first part is focused on the historical overview of reconfigurable flight control in case of failures or damages of control effectors or lifting surfaces. Afterwards, the methods used to maintain the safety flight in both aircraft and unmanned aerial vehicles is described. Then the main purpose and the scope of work are defined. Second part of this thesis is focused on the theoretical description of the elaborated issue. Then the mathematical model of the aircraft and the equations of a linear model of longitudinal motion are presented. Afterwards, the impact of the speed on the pitching moment of the aircraft is discussed. The analytical solutions of proposed methods of reconfigurable control system are presented in a third part of the work. A classical speed and pitch control laws based on linear aircraft model are presented at first. Next, the control laws are applied to the nonlinear aircraft model and tested for operation in normal, failure free flight. The reconfigurable control law for pitch control in case of elevator failure is established next. The carrier pulse train parameters for control signal modulation have been obtained using both linear and nonlinear aircraft model. The reconfigurable control system tests proved the system efficiency in case of elevator failure. The recommendations for further works are discussed at the end of the thesis.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Karolina Anna Józefowicz (FPAE) Karolina Anna Józefowicz,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Sterowanie samolotem bezzałogowym w stanie awarii steru wysokości
Supervisor
Marcin Żugaj (FPAE/IAAM) Marcin Żugaj,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Lotnictwo i Kosmonautyka
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
19-02-2016
Issue date (year)
2016
Pages
55
Internal identifier
MEL; PD-3600
Reviewers
Marcin Żugaj (FPAE/IAAM) Marcin Żugaj,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Robert Głębocki (FPAE/IAAM) Robert Głębocki,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
samoloty bezzałogowe, rekonfiguracja sterowania lotem, regulator PID, sterowanie impulsowe
Keywords in English
UAV, reconfigurable flight control, thrust pulse control
Abstract in Polish
Głównym celem pracy inżynierskiej było zaprojektowanie modułu sterującego samolotem bezzałogowym za pomocą impulsowego sterowania ciągiem silnika w przypadku zablokowania lub uszkodzenia steru wysokości. Praca jest częścią projektu MYSTERY rozwijanego na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej, w ramach którego opracowywane są metody sterowania samolotami bezzałogowymi w stanach awaryjnych. Praca składa się z trzech części. W pierwszej z nich opisany został rys historyczny rekonfiguracyjnego sterowania samolotami w stanach awaryjnych. Przedstawione zostały metody stosowane w celu zapewnienia bezpieczeństwa lotu zarówno w samolotach załogowych, jak i w bezzałogowych statkach powietrznych. Następnie przedstawione zostały cel i zakres pracy. Druga część pracy skupia się na opisie teoretycznym opracowywanego zagadnienia. Przedstawiony został model matematyczny samolotu, którego częścią ma stać się zaprojektowany moduł sterowania w stanie awaryjnym oraz zaprezentowane zostały równania liniowego modelu ruchu podłużnego. Następnie omówiony został wpływ prędkości na moment pochylający samolotu. W trzeciej części pracy przedstawione zostały kolejne kroki wykonane w celu rozwiązania opisanego zagadnienia. Na początku zbudowane zostały regulator prędkości postępowej samolotu w zależności od nastawienia przepustnicy oraz regulator kąta pochylania w zależności od kąta wychylenia steru wysokości dla modelu liniowego samolotu. Następnie regulatory te zostały podłączone do modelu nieliniowego. Po zmianie nastaw regulatorów udało się uzyskać regulację prędkości postępowej samolotu oraz kąta pochylenia w stanie bez awarii. Kolejnym krokiem pracy było znalezienie odpowiedniej częstotliwości impulsowego sterowania ciągiem w celu stabilizacji lotu podłużnego samolotu w modelu liniowym. Dla takiej częstotliwości zbudowany został regulator nastawienia kąta pochylenia. Po podłączeniu do modelu nieliniowego i wyregulowaniu nastaw regulatora udało się ustabilizować lot samolotu pomimo zablokowanego steru wysokości. Na zakończenie podane zostały zalecenia dalszego kierunku rozwoju zagadnienia omawianego w pracy.
File
  • File: 1
    252156_Karolina_Jozefowicz_Sterowanie_samolotem_bezzalogowym_w_stanie_awarii_steru_wysokosci.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9203

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT491956d30b7945f6b4c2bcb186dd14fe/
URN
urn:pw-repo:WUT491956d30b7945f6b4c2bcb186dd14fe

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page