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Controllo predittivo basato sul concetto di identificazione dei difetti con applizazione a velivoli autonomi

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Anteprima della tesi: Controllo predittivo basato sul concetto di identificazione dei difetti con applizazione a velivoli autonomi, Pagina 3
1. Introduzione 3
ed adattamento, ed eliminando di fatto la fase di taratura a priori (off-line) degli
elementi adattativi. Inoltre, nell’applicazione al vero, e` sempre possibile monitorare
il comportamento ed eventualmente disattivare i termini adattativi, tornando alla
soluzione di controllo di riferimento. Cio` risponde in parte alla necessita` di garantire
il comportamento del sistema di controllo nei casi in cui i termini adattativi non siano
in grado di compensare come dovuto i difetti in condizioni particolarmente critiche.
Alcune strategie di controllo, quali il controllo predittivo non lineare (Nonlinear
Model Predictive Control, NMPC [10]), sono caratterizzati da prestazioni particolar-
mente elevate, poiche´ sfruttano appieno il modello non lineare disponibile per calcolare
gli ingressi che controllano il sistema, ottimizzando una cifra di merito data. Tut-
tavia, per sistemi caratterizzati da scale temporali non molto lunghe, l’applicazione
in tempo reale di queste metodologie e` ancora estremamente costosa computazional-
mente. Nel presente lavoro la cifra di merito e le equazioni del controllo ottimo del
problema predittivo non lineare sono invece utilizzate per guidare l’adattamento del
controllore. Cio` rende disponibile una soluzione che migliora il comportamento del
controllore di riferimento approssimando la soluzione NMPC ad un costo ragionevole.
In questo capitolo analizzeremo, attraverso una breve panoramica, alcune soluzioni
proposte negli ultimi anni per risolvere il problema del controllo di un velivolo auto-
nomo, in particolare ad ala rotante. Esporremo quindi gli obiettivi del lavoro ed i
suoi principali contributi. Infine riporteremo l’organizzazione di questo lavoro di tesi.
1.2 Stato dell’arte nel controllo di velivoli autonomi ad ala rotante
Tecniche di controllo tradizionali nel settore aeronautico richiedono la linearizzazione
del sistema attorno ad alcune condizioni operative lungo tutto l’inviluppo di volo, il
progetto di un controllore lineare per ogni condizione, che garantisca la stabilita` e
le prestazioni richieste, e l’unione ideale di questi controllori attraverso uno schema
d’interpolazione (il cos`ı detto scheduling del controllore). Varie metodologie di con-
trollo piu` moderne possono in generale risultare superiori sotto alcuni punti di vista,
pur presentando possibili inconvenienti [22].
Le tecniche di controllo non lineare, ad esempio, fanno in generale affidamento su
un’accurata conoscenza del sistema controllato. A titolo di esempio, in [4] le equazioni
di moto di un elicottero modello sono ricondotte ad un sistema quasi-lineare, nel quale
cioe´ le matrici di stato e di controllo sono funzioni esplicite dello stato corrente. Nel
lavoro si utilizza il cos`ı detto metodo SDRE (State Dependent Riccati Equation),
ovvero si congelano ad ogni istante le due matrici, valutandole nello stato corrente,
e si calcolano i controlli ottimi per il sistema lineare ottenuto, risolvendo in tem-
po reale la relativa equazione di Riccati. D’altro canto, per essere ridotto in forma
quasi-lineare, il modello matematico dell’elicottero deve essere in parte semplifica-
to. Questo, a detta degli autori, comporta a volte una differenza significativa tra il
comportamento previsto dal modello e quello del sistema controllato. Nel lavoro si
cerca quindi di tenere conto di questo effetto con un apposito termine non lineare di
compensazione sul controllo. In pratica, quindi, alcune caratteristiche fisiche, come
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Controllo predittivo basato sul concetto di identificazione dei difetti con applizazione a velivoli autonomi

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Informazioni tesi

  Autore: Roberto Nicastro
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2005-06
  Università: Politecnico di Milano
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Carlo Bottasso
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 78

FAQ

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Parole chiave

adattamento modello
adattativo
controllo
difetto
identificazione
predittivo
uav

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