Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Transport Aircraft Stability and Control Derivatives Estimation

Ignacy Józef Mizia

Abstract

Modern system identification techniques allow to obtain optimal estimates of parameters included in linear and nonlinear aircraft dynamic models. They are used flight simulators development, in fail-safe onboard software systems, which are responsible for aircraft reconfiguration in case of encountered failure, and to evaluate the flying and handling qualities of the aircraft. In this thesis whole identification process utilizing the Quad-M methodology (maneuver, measurements, methods, models) is investigated. Marchand’s engineering approach for obtaining optimal input, as well as theoretical methods, are discussed. Flight tests, typical inputs, aircraft instrumentation, and data processing methods are explained as well. Derivation of aircraft’s linear equations of motion is shown. Discussion on different identification methods: maximum likehood methods (output error, filter error), equations error method (ordinary least squares), recursive least squares method (ordinary and weighted) and neural networks approach, constitute an extensive part of the thesis. In this dissertation two algorythms accomplishing output error method (Gauss- Newton and Levenberg-Marquardt), together with their implementation in MATLAB environment, are presented. Differences between them are highlighted, useful numerical methods are introduced together with dangers of losing numerical stability and heuristic way to improve it. The algorythms are validated by performing identification of two data sets originating from Fokker VFW 614 and Airbus A400M flight tests. Also, an example with incorrect choice of the method for high-noise data is shown
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Ignacy Józef Mizia (FPAE) Ignacy Józef Mizia,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Estymacja pochodnych stabilności i sterowania samolotu transportowego
Supervisor
Piotr Lichota (FPAE/IAAM) Piotr Lichota,, 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
12-02-2016
Issue date (year)
2016
Pages
85
Internal identifier
MEL; PD-3533
Reviewers
Piotr Lichota (FPAE/IAAM) Piotr Lichota,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Ryszard Maroński (FPAE/IAAM) Ryszard Maroński,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
identyfikacja układów dynamicznych, dynamika lotu, estymacja parametrów
Keywords in English
dynamical system identification, flight dynamics, parameter estimation
Abstract in Polish
Współczesne techniki identyfikacyjne pozwalaja na uzyskanie optymalnych estymat parametrów zawartych w liniowych i nieliniowych modelach matematycznych opisujacych ruch statku powietrznego. Wykorzystywane sa one przy tworzeniu symulatorów szkoleniowych, w oprogramowaniu typu fail-safe odpowiadajacym za rekonfiguracje samolotu w przypadku awarii, a takze w celach badawczych do oceny własciwosci lotnych statku powietrznego. W niniejszej pracy pochylono sie nad przebiegiem całego procesu estymacji opartego na metodzie czterech M: maneuver, measurements, methods, models. Omówiona została metoda Marchanda projektowania manewrów identyfikacyjnych wraz z kilkoma sposobami teoretycznymi. Przedstawiono systematyke przeprowadzania prób w locie, powszechnie stosowane wymuszenia oraz kwestie zwiazane ze zbieraniem i przetwarzaniem danych. Wyprowadzono liniowe równania dynamiki samolotu przy typowych załozeniach upraszczajacych. Obszerna czesc pracy stanowi przeglad róznych metod identyfikacyjnych wykorzystywanych do estymacji: najwiekszej wiarygodnosci (błedu wyjscia, błedu filtra), błedu równania (metoda najmniejszych kwadratów), rekurencyjna metoda najmniejszych kwadratów (zwykła i wazona) oraz wprowadzenie do sieci neuronowych. W pracy przedstawione zostały algorytmy realizujacych metode błedu wyjscia: algorytm Gaussa-Newtona oraz algorytm Levenberga-Marquardta, które zaimplementowano w srodowisku obliczeniowym MATLAB. Omówiono róznice miedzy nimi i przedstawiono zastosowane metody numeryczne ze wskazaniem mozliwych scenariuszy, w których moze nastapic utrata stabilnosci numerycznej; podano równiez heurystyczny sposób jej zwiekszenia. Dokonano walidacji algorytmów poprzez przeprowadzenie estymacji parametrów dla danych pochodzacych z prób w locie samolotów Fokker VFW 614 oraz Airbus A400M. W pracy przedstawiony został równiez przypadek nieprawidłowego doboru metody do danych z duza iloscia szumu pomiarowego.
File
    Request a WCAG compliant version
    Local fields
    Identyfikator pracy APD: 9261

    Uniform Resource Identifier
    https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT91e34f4f33e640fdb5e49d9b97c7fd7a/
    URN
    urn:pw-repo:WUT91e34f4f33e640fdb5e49d9b97c7fd7a

    Confirmation
    Are you sure?
    Report incorrect data on this page
    clipboard